DE112004002324B4 - Method of reducing NOx in diesel engine exhaust - Google Patents

Method of reducing NOx in diesel engine exhaust Download PDF

Info

Publication number
DE112004002324B4
DE112004002324B4 DE112004002324T DE112004002324T DE112004002324B4 DE 112004002324 B4 DE112004002324 B4 DE 112004002324B4 DE 112004002324 T DE112004002324 T DE 112004002324T DE 112004002324 T DE112004002324 T DE 112004002324T DE 112004002324 B4 DE112004002324 B4 DE 112004002324B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ethanol
plasma
exhaust gas
reactor
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE112004002324T
Other languages
German (de)
Other versions
DE112004002324T5 (en
Inventor
Byong Kwon Cho
Jong-hwan Lee
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motors Liquidation Co
Original Assignee
Motors Liquidation Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motors Liquidation Co filed Critical Motors Liquidation Co
Publication of DE112004002324T5 publication Critical patent/DE112004002324T5/en
Application granted granted Critical
Publication of DE112004002324B4 publication Critical patent/DE112004002324B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/54Nitrogen compounds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/2406Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/28Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a plasma reactor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/02Combinations of different methods of purification filtering and catalytic conversion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/08Adding substances to exhaust gases with prior mixing of the substances with a gas, e.g. air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/10Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/2406Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2443Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube
    • H05H1/245Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube the plasma being activated using internal electrodes
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/2406Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2443Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube
    • H05H1/2465Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube the plasma being activated by inductive coupling, e.g. using coiled electrodes
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2245/00Applications of plasma devices
    • H05H2245/10Treatment of gases
    • H05H2245/17Exhaust gases
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden einschließlich NO in einem ebenfalls Sauerstoff, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe enthaltenden Abgasstrom bei einer Temperatur oberhalb von 150°C, wobei das Verfahren umfasst:
Durchströmen von Luft durch einen nicht thermischen Plasmareaktor, um ein Ozon enthaltendes Plasma zu erzeugen, sowie Zuführen des Plasmas zu dem Abgasstrom für die Oxidation von NO zu NO2,
Zuführen von Ethanol zu dem Abgasstrom getrennt von der Zuführung des Plasmas für die Reduktion der Stickstoffoxide und
daran anschließend Kontaktieren des Abgasstroms mit einem Zweibettreduktionskatalysator enthaltend in dem ersten Bett NaY Zeolith und/oder BaY Zeolith und in dem zweiten Bett CuY Zeolith, um die Stickstoffoxide zu N2 zu reduzieren.
A method of reducing nitrogen oxides, including NO, in an exhaust gas stream also containing oxygen, carbon monoxide and hydrocarbons at a temperature above 150 ° C, the method comprising:
Passing air through a non-thermal plasma reactor to produce an ozone-containing plasma and supplying the plasma to the exhaust gas stream for the oxidation of NO to NO 2 ,
Supplying ethanol to the exhaust stream separately from the supply of the plasma for the reduction of nitrogen oxides and
then contacting the exhaust gas stream with a two-pot reduction catalyst containing in the first bed NaY zeolite and / or BaY zeolite and in the second bed CuY zeolite to reduce the nitrogen oxides to N 2 .

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Behandlung von Abgas aus einer mit Kohlenwasserstoff als Treibstoff betriebenen Kraftquelle, wie beispielsweise aus einem Dieselmotor, welcher mit einer treibstoffmageren Verbrennungsmischung betrieben wird. Insbesondere betrifft diese Erfindung das Behandeln des NOx Gehalts von Abgas durch die getrennten Zugaben von Ethanol und plasmabehandelter Luft, bevor das Abgas in Kontakt mit einem mit unedlem Metall ausgetauschten Zeolith Katalysator tritt.The present invention relates generally to the treatment of exhaust gas from a hydrocarbon powered fuel source, such as a diesel engine, which is operated with a fuel lean combustion mixture. In particular, this invention relates to treating the NO x content of exhaust gas by the separate additions of ethanol and plasma-treated air before the exhaust gas comes into contact with a base metal-exchanged zeolite catalyst.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Dieselmotoren, einige mit Benzin als Treibstoff betriebene Motoren und viele mit Kohlenwasserstoff als Treibstoff betriebene Kraftwerke werden für eine verbesserte Treibstoffwirtschaftlichkeit bei höheren als stöchiometrischen Luft zu Treibstoff Massenverhältnissen betrieben. Solche mager verbrennenden Motoren und andere Kraftquellen produzieren allerdings ein heißes Abgas mit einem relativ hohen Gehalt an Sauerstoff und Stickstoffoxiden (NOx). In dem Fall von Dieselmotoren liegt die Temperatur des Abgases aus einem aufgewärmten Motor typischerweise in einem Bereich von 200°C bis 400°C und hat typischerweise eine auf das Volumen bezogene Zusammensetzung von ungefähr 17% Sauerstoff, 3% Kohlendioxid, 0,1% Kohlenmonoxid, 180 ppm Kohlenwasserstoffe, 235 ppm NOx mit dem Rest Stickstoff und Wasser.Diesel engines, some gasoline fueled engines, and many hydrocarbon fueled power plants are operated at fuel mass ratios at higher than stoichiometric air for improved fuel economy. However, such lean-burn engines and other power sources produce a hot exhaust gas with a relatively high content of oxygen and nitrogen oxides (NO x ). In the case of diesel engines, the temperature of the exhaust gas from a warmed-up engine is typically in the range of 200 ° C to 400 ° C and typically has a volume composition of about 17% oxygen, 3% carbon dioxide, 0.1% carbon monoxide , 180 ppm hydrocarbons, 235 ppm NO x with the remainder nitrogen and water.

Diese typischerweise Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) enthaltenden NOx-Gase sind aufgrund des hohen Sauerstoff(O2)-Gehaltes in dem heißen Abgasstrom schwer zu Stickstoff (N2) zu reduzieren. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Reduzieren von NOx in solchen Gasmischungen bereitzustellen.These NO x gases, typically containing nitrogen monoxide (NO) and nitrogen dioxide (NO 2 ), are difficult to reduce to nitrogen (N 2 ) due to the high oxygen (O 2 ) content in the hot exhaust gas stream. It is therefore an object of the present invention to provide an improved method for reducing NO x in such gas mixtures.

In der US 6,546,717 B1 wird ein Verfahren zur Reinigung von Abgasen aus einem Dieselmotor offenbart, bei dem dem Abgasstrom durch ein Koronaentladungsrohr oder eine Hochenergielampe erzeugtes Ozon zugeführt wird, dem Abgas zudem Ammoniak oder Propen zugeführt wird und der so vorbehandelte Abgasstrom dann mit einem Einbettreduktionskatalysator kontaktiert wird.In the US 6,546,717 B1 discloses a method for purifying exhaust gases from a diesel engine, wherein the exhaust gas flow through a corona discharge tube or a high energy lamp is supplied to ozone, the exhaust gas is also fed ammonia or propene and the pretreated exhaust gas stream is then contacted with a Einbeteduktionskatalysator.

Aus der DE 100 21 693 A1 ist ein Verfahren zur Reinigung von Abgasen aus Dieselmotoren bekannt, bei dem das Abgas zunächst durch einen Kohlenwasserstoffadsorber geführt wird, bevor das so vorbehandelte Abgas einem nicht thermischen Gasentladungsplasma ausgesetzt wird, anschließend mit Ammoniak versetzt wird und dann schließlich mit einem Einbettreduktionskatalysator kontaktiert wird.From the DE 100 21 693 A1 A method of purifying exhaust gases from diesel engines is known in which the exhaust gas is first passed through a hydrocarbon adsorber before the thus pretreated exhaust gas is exposed to a non-thermal gas discharge plasma, then admixed with ammonia and finally contacted with a single pass reduction catalyst.

In der EP 0 526 896 A1 wird ein Katalysator zur Reinigung von Abgas beschrieben, welcher einen ersten Zeolithkatalysator, der mit Kobalt und mit wenigstens einem Erdalkalimetall ionenausgetauscht ist, und einen zweiten Zeolithkatalysator, der mit Kupfer ionenausgetauscht ist, umfasst.In the EP 0 526 896 A1 For example, there is described a catalyst for purifying exhaust gas comprising a first zeolite catalyst ion-exchanged with cobalt and at least one alkaline earth metal and a second zeolite catalyst ion-exchanged with copper.

In der DE 196 80 576 T1 wird ein Verfahren zur Behandlung eines Abgasstroms zur Entfernung von Stickstoffoxiden offenbart, bei dem dem Abgas zunächst mit Luft versetztes Ethanol zugesetzt wird, bevor der so vorbehandelte Abgasstrom durch einen Turbolader geführt wird und dann mit einem Einbettreduktionskatalysator kontaktiert wird.In the DE 196 80 576 T1 discloses a method for treating an exhaust gas stream to remove nitrogen oxides, wherein the first added to the exhaust gas with air added ethanol before the thus pretreated exhaust gas flow is passed through a turbocharger and then contacted with a Einbettreduktionskatalysator.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Reduzieren von NOx in einem Abgasstrom unter Einsatz von gewissen, mit unedlem Metall ausgetauschten Zeolith Y Katalysatoren mit getrennten, stromaufwärtigen Zugaben von Ozon und Ethanol bereit. Dieses Verfahren ist zum Reduzieren von NOx in einem heißen Abgasstrom, der ebenfalls eine große Menge an Sauerstoff enthält, geeignet. Die vorliegende Erfindung ist zum Behandeln von in mager verbrennenden Kraftwerken und Motoren, wie beispielsweise Dieselmotoren, erzeugten Abgasströmen geeignet. Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Anwendung von Dieselmotoren veranschaulicht.The present invention provides a method of reducing NO x in an exhaust gas stream using certain base metal exchanged zeolite Y catalysts with separate upstream additions of ozone and ethanol. This method is suitable for reducing NO x in a hot exhaust gas stream which also contains a large amount of oxygen. The present invention is suitable for treating exhaust gas streams generated in lean-burn power plants and engines, such as diesel engines. The present invention will be illustrated with reference to the application of diesel engines.

In der vorliegenden Erfindung wird das NOx enthaltende Abgas letztlich durch oder über einen Zweibettkatalysator geleitet, in dem das stromaufwärtige Bett Natrium Y Zeolith oder Barium Y Zeolith und das stromabwärtige Bett Kupfer Y Zeolith ist. Diese mit unedlem Metall ausgetauschten Zeolith Katalysatoren werden in dieser Beschreibung manchmal als NaY, BaY bzw. CuY bezeichnet. Die Wirksamkeit des Zweibettkatalysators wird zum einen durch die stromaufwärtige Zugabe von aus Luft plasmaerzeugtem Ozon zu dem Abgas, um NO zu NO2 umzusetzen, und zweitens durch die getrennte Zugabe von Ethanol zu dem Abgas, um die Reduktion von NO2 zu N2 zu unterstützen, verstärkt. Ein Plasmareaktor wird bei niedrigeren Katalysatortemperaturen eingesetzt, so dass das Ozon das NO zu NO2 umsetzt, während ein Teil des Ethanols zu Acetaldehyd oxidiert wird. Die Energiedichtenanforderung des Plasmareaktors ist eine Funktion der Temperatur des Zweibettkatalysatorreaktors (oder der damit nahe in Beziehung stehenden Abgastemperaturen des Reaktoreinlasses). Das Ethanol wird in einer, auf der an dem Einlass des Zweibettkatalysators oder in dem Reaktor basierenden Temperatur, für die Verringerung des NO2-Gehalts des Abgases ausreichenden Menge zugefügt. Da das Abgas dann durch den Zweibettkatalysator strömt, wird ein Teil des Ethanols zu Acetaldehyd oxidiert und beide nehmen an der Reduktion von NO2 zu N2 teil. Es wurde herausgefunden, dass das Ethanol und das Acetaldehyd zum Reduzieren von NO2 über der Katalysatoroberfläche ohne übermassigen Abbau der Katalysatoraktivität wirksam ist.In the present invention, the exhaust NO x containing ultimately is passed through or over a two bed catalyst in which the upstream bed of sodium Y zeolite or barium Y zeolite and the downstream bed is copper Y zeolite. These base metal exchanged zeolite catalysts are sometimes referred to in this specification as NaY, BaY, or CuY, respectively. The effectiveness of the twin catalyst is firstly due to the upstream addition of air plasma generated ozone to the Exhaust gas to convert NO to NO 2 , and secondly, by the separate addition of ethanol to the exhaust to promote the reduction of NO 2 to N 2 , enhanced. A plasma reactor is used at lower catalyst temperatures so that the ozone converts the NO to NO 2 while a portion of the ethanol is oxidized to acetaldehyde. The energy density requirement of the plasma reactor is a function of the temperature of the twin catalyst reactor (or the closely related exhaust gas temperatures of the reactor inlet). The ethanol is added in an amount sufficient to reduce the NO 2 content of the exhaust gas in a temperature based on the inlet of the twin catalyst or in the reactor. As the exhaust gas then flows through the twin catalyst, a portion of the ethanol is oxidized to acetaldehyde and both participate in the reduction of NO 2 to N 2 . It has been found that the ethanol and acetaldehyde are effective for reducing NO 2 over the catalyst surface without undue degradation of catalyst activity.

Ozon wird geeigneterweise durch Hindurchströmen von Umgebungsluft durch einen hoch wirksamen, nicht thermischen Plasmagenerator erzeugt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Plasmagenerator ein Rohr mit einer dielektrischen zylindrischen, einen Reaktorraum ausbildenden Wand. Eine lineare Hochspannungselektrode ist in diesem Reaktorraum entlang der Achse des Rohres angeordnet. Eine äußere Erdungselektrode umfassend einen elektrisch leitfähigen Draht ist spiralförmig um die zylindrische, dielektrische Wand herum gewunden. Das Anlegen einer hochfrequenten Wechselspannung an die zentrale Elektrode erzeugt in der durch den Reaktor strömenden Umgebungsluft ein Plasma. Die Kombination der spiralförmigen Erdungselektrode und der linearen, axialen Elektrode erzeugt ineinander verflochtene spiralförmige Bereiche aktiver und passiver elektrischer Felder. Bedeutenderweise werden in dem durch den Plasmareaktor strömenden Luftstrom Ozon und möglicherweise andere chemisch aktivierte Sauerstoffionen und/oder -radikale und andere Arten gebildet. Wie zuvor ausgeführt tritt der Ausstoß des Plasmareaktors in den Abgasstrom ein und das Ozon oxidiert NO zu NO2. Stromabwärts wird das NO2 durch die Reaktion mit Ethanol und Acetaldehyd über den mit unedlem Metall ausgetauschten Zweibettzeolithkatalysatoren zu N2 reduziert.Ozone is suitably generated by passing ambient air through a high efficiency non-thermal plasma generator. In a preferred embodiment, the plasma generator is a tube having a dielectric cylindrical wall forming a reactor space. A linear high voltage electrode is disposed in this reactor space along the axis of the tube. An outer ground electrode comprising an electrically conductive wire is spirally wound around the cylindrical dielectric wall. The application of a high-frequency alternating voltage to the central electrode generates a plasma in the ambient air flowing through the reactor. The combination of the spiral grounding electrode and the linear axial electrode creates intertwined helical regions of active and passive electric fields. Significantly, ozone and possibly other chemically activated oxygen ions and / or radicals and other species are formed in the air stream flowing through the plasma reactor. As stated previously, the ejection of the plasma reactor enters the exhaust stream and the ozone oxidizes NO to NO 2 . Downstream, the NO 2 is reduced to N 2 through the reaction with ethanol and acetaldehyde over the base metal divalent catalyst.

Die Temperatur des in die zwei Betten des Reduktionskatalysators eintretenden Abgases (oder eine Temperatur des Bettes selbst) wird überwacht und der NOx Gehalt des Abgases wird gemessen oder abgeschätzt. Wie in der nachfolgenden Beschreibung detaillierter beschrieben werden sowohl die Plasmaenergiedichte als auch das molare Verhältnis EtOH/NOx basierend auf einer solchen Reduktionskatalysatortemperatur eingestellt und/oder gesteuert. Im Allgemeinen nimmt die Anforderung an die Plasmaenergie mit zunehmender Reduktionskatalysatortemperatur ab, wohingegen die Anforderung an Ethanol mit zunehmender Katalysatortemperatur ansteigt. Bei einem in stationärem Zustand betriebenen Kraftwerk kann der Katalysatorreaktor für lange Zeitspannen bei einer konstanten Temperatur arbeiten und der NOx Gehalt kann im Wesentlichen der gleiche bleiben. In diesem Fall bedarf es keiner häufigen Überwachung der einmal eingestellten Plasmaenergiedichte und des EtOH/NOx-Verhältnisses. Allerdings werden die Bedingungen während des Aufwärmens und die Bedingungen während unterschiedlicher Fahrweise in Diesel- oder mager verbrennenden Treibstofffahrzeugmotoren wahrscheinlich eine häufigere Überwachung oder Abschätzung des NOx Gehalts des Abgases und der Katalysatortemperatur benötigen.The temperature of the exhaust gas entering the two beds of the reduction catalyst (or a temperature of the bed itself) is monitored and the NO x content of the exhaust gas is measured or estimated. Both the plasma power density and the molar ratio EtOH / NO are described in more detail in the following description x is set based on such reduction catalyst temperature and / or controlled. In general, the demand for plasma energy decreases with increasing reduction catalyst temperature, whereas the requirement for ethanol increases with increasing catalyst temperature. In one operated in steady state power plant the catalytic reactor can operate for long periods at a constant temperature and the NO x content may remain substantially the same. In this case, there is no need for frequent monitoring of the set plasma energy density and the EtOH / NO x ratio. However, the conditions during warm-up and the conditions during different driving in diesel or lean-burn gasoline engine engines are likely to require more frequent monitoring or estimation of the NO x content of the exhaust gas and the catalyst temperature.

Für eine Reduktionskatalysatortemperatur in einem Bereich zwischen 200°C und 400°C ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dazu fähig, über einen ausgedehnten Betrieb der mit unedlem Metall ausgetauschten Zweibettzeolithkatalysatoren eine Durchschnittsumsetzung von NOx zu N2 von 90% zu erreichen.For a reducing catalyst temperature in a range between 200 ° C and 400 ° C, the process according to the present invention is capable of achieving an average NO x to N 2 conversion of 90% through extended operation of the base metal divalent catalyst.

Das den Dieselmotor verlassende Abgas enthält unverbrannte Kohlenwasserstoffe, insbesondere Dieselpartikel, sowie Kohlenmonoxid, welche vorzugsweise durch katalytische Oxidation und Filter des Abgases vor der Ozonzugabe zu dem Abgas entfernt werden.The exhaust leaving the diesel engine contains unburned hydrocarbons, especially diesel particulates, as well as carbon monoxide, which are preferably removed by catalytic oxidation and filtration of the exhaust gas prior to ozone addition to the exhaust gas.

Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform offensichtlich.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist ein schematisches, ein bevorzugtes Verfahren zur NOx-Reduktion im Einklang mit der vorliegenden Erfindung darstellendes Flussdiagramm für Abgas aus einem Dieselmotor. 1 FIG. 12 is a schematic, one preferred method of NO x reduction, in accordance with the present invention, of a diesel engine exhaust gas flow diagram. FIG.

2 ist eine Seitenansicht im teilweisen Querschnitt eines zum Behandeln von Umgebungsluft, um Ozon gemäß der Praktik der vorliegenden Erfindung zu erzeugen, eingesetzten nicht thermischen Plasmareaktors. 2 FIG. 12 is a side elevational view in partial cross section of a non-thermal plasma reactor used to treat ambient air to produce ozone according to the practice of the present invention. FIG.

3 ist ein Diagramm der NOx Umsetzungseffizienz über einen mit unedlem Metall ausgetauschten Y Zeolith Zweibettreduktionskatalysatorreaktor als Funktion der Zeit der Aussetzung des Katalysators gegenüber dem Abgasstrom unter Einsatz von Propylen (mit Bindestrichen unterbrochene Linie), Benzin (durchgezogene Linie) oder Ethanol (gepunktete Linie) als Reduktionsmittel. 3 FIG. 12 is a plot of NO x conversion efficiency over a base metal exchanged Y zeolite two-reduction catalyst reactor as a function of time of catalyst exposure to exhaust gas flow using propylene (dash-dotted line), gasoline (solid line), or ethanol (dotted line). FIG reducing agent.

4 zeigt ein Diagramm der Plasmaenergiedichte (Joules pro Liter) von Plasma gegenüber der Reduktionskatalysatortemperatur sowie ein Diagramm des Zuführungsverhältnisses von Ethanol im Verhältnis zu NOx als eine Funktion der Reduktionskatalysatortemperatur. 4 Figure 12 shows a plot of plasma energy density (joules per liter) of plasma versus reduction catalyst temperature and a graph of the feed ratio of ethanol versus NO x as a function of the reduction catalyst temperature.

5 ist ein Diagramm der NOx Umsetzung (%) gegenüber der Reduktionskatalysatortemperatur über einen Bereich von 150°C bis 400°C für einen Zweibettlaboratoriumsreaktor. 5 Figure 12 is a graph of NO x conversion (%) versus reduction catalyst temperature over a range of 150 ° C to 400 ° C for a twin-bed reactor.

6 ist ein schematisches Flussdiagramm eines experimentellen Seitenstrom Plasma-Katalysatorsystems in Motordynamometertests. 6 Figure 4 is a schematic flow diagram of an experimental sidestream plasma catalyst system in engine dynamometer tests.

7 ist ein die Vorteile der Seitenstromzugabe von Plasma behandelter Luft zeigendes Diagramm. Die durchgezogene Linie zeigt die NOx Umsetzung mit Plasmazugabe und die gepunktete Linie zeigt die NOx Umsetzung ohne Plasmazugabe. 7 is a diagram showing the advantages of side stream addition of plasma treated air. The solid line shows NO x conversion with plasma addition and the dotted line shows NO x conversion without plasma addition.

8 ist ein Balkendiagramm der NOx Umsetzung bei Reduktionskatalysatoreinlasstemperaturen zwischen 200°C und 300°C. Die Balkendaten vergleichen die NOx Umsetzungen in den zwei Fällen, in denen (a) Ethanol direkt stromaufwärts der Plasmazugabe in den Abgasstrom injiziert wird und (b) Ethanol stromabwärts der Plasmazugabe in den Abgasstrom injiziert wird. 8th FIG. 13 is a bar graph of NO x conversion at reducing catalyst inlet temperatures between 200 ° C and 300 ° C. FIG. The bar data compare NO x conversions in the two cases where (a) ethanol is injected into the exhaust stream immediately upstream of the plasma addition and (b) ethanol is injected into the exhaust stream downstream of the plasma addition.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Eine Anwendung der vorliegenden Erfindung ist schematisch in der 1 illustriert. Der Kasten 10 stellt einen Dieselmotor dar und die Linie 12 verkörpert den Strom des Abgases aus dem Dieselmotor 10. Dieselmotoren werden typischerweise bei Luft zu Treibstoff Massenverhältnissen betrieben, welche beträchtlich höher als das stöchiometrische Verhältnis von Luft zu Treibstoff sind und das Abgas enthält eine merkliche Menge an unreagiertem O2 sowie N2 (aus der Luft). Die Temperatur des Abgases aus einem aufgewärmten Motor liegt typischerweise in einem Bereich zwischen ungefähr 200°C und ungefähr 400°C. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung wird für den Fall eines Dieselmotors beschrieben, aber es sollte verstanden werden, dass das Verfahren eingesetzt werden könnte, um das Abgas aus einem mager verbrennenden Benzinmotor oder das Abgas jedes mit Kohlenwasserstoff als Treibstoff betriebenem Kraftwerks, welches einen Überschuss an Luft gebraucht, um den Treibstoff zu verbrennen, zu behandeln. In Dieselmotorabgas enthält das heiße Gas zusätzlich zu O2 und N2 CO, CO2, H2O und Kohlenwasserstoffe (einige in Partikelform), welche nicht komplett verbrannt sind. Der Bestandteil des Abgases, auf den der Gegenstand der vorliegenden Erfindung anwendbar ist, ist aber die Mischung aus Stickstoffoxiden (größtenteils NO und NO2 mit einer Spur N2O, welche kollektiv als NOx bezeichnet werden), welche durch Reaktion von N2 und O2 in den Verbrennungszylindern des Motors (oder des Kraftwerks) gebildet werden. Der Gehalt an NOx in Dieselabgas beträgt typischerweise etwa 200 bis 300 Teile pro Million (ppm). Demgemäß ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, Stickstoffoxide, welche ungefähr ein 2–3/10.000-stel des Volumens des Abgases ausmachen, zu behandeln.An application of the present invention is schematically shown in FIG 1 illustrated. The box 10 represents a diesel engine and the line 12 embodies the flow of exhaust gas from the diesel engine 10 , Diesel engines are typically operated at air to fuel mass ratios that are significantly higher than the stoichiometric ratio of air to fuel, and the exhaust contains a significant amount of unreacted O 2 and N 2 (from the air). The temperature of the exhaust gas from a warmed engine is typically in a range between about 200 ° C and about 400 ° C. The application of the present invention will be described for the case of a diesel engine, but it should be understood that the method could be used to remove the exhaust gas from a lean burn gasoline engine or the exhaust gas of any hydrocarbon fueled power plant which has an excess of air used to burn the fuel, treat it. In diesel engine exhaust, in addition to O 2 and N 2 , the hot gas contains CO, CO 2 , H 2 O, and hydrocarbons (some in particulate form) that are not completely combusted. The constituent of the exhaust gas to which the object of the present invention is applicable, however, is the mixture of nitrogen oxides (mostly NO and NO 2 with a trace N 2 O, collectively referred to as NO x ), which is formed by reaction of N 2 and O 2 in the combustion cylinders of the engine (or power plant) are formed. The content of NO x in diesel exhaust is typically about 200 to 300 parts per million (ppm). Accordingly, the purpose of the present invention is to treat nitrogen oxides, which account for approximately 2-3 / 10,000ths of the volume of the exhaust gas.

Wiederum unter Bezugnahme auf die 1 produziert ein Dieselmotor 10 einen Abgasstrom, welcher zunächst durch einen Zweibettoxidationskatalysatorreaktor 14 geleitet und letztlich durch einen Reduktionskatalysator-Reaktor 24 geleitet wird. Der Abgasstrom wird entlang dessen Strömungsweges behandelt und dessen Zusammensetzung verändert. Der in der 1 als 12 bezeichnete, den Motor verlassende Abgasstrom strömt durch den Oxidationskatalysatorreaktor 14, in dem Palladium (Pd) ein geeigneter Katalysator ist. Die Funktion des Oxidationskatalysator-Reaktors 14 ist es, die Oxidation von CO zu CO2 sowie die Oxidation von Kohlenwasserstoffen einschließlich Partikeln zu CO2 und zu H2O zu komplettieren. Einige der Kohlenwasserstoffe können durch ein Verfahren der partiellen Oxidation zu Aldehyden umgesetzt werden. Acetaldehyd (AA) ist ein typisches Aldehydprodukt. Der Oxidationsreaktor 14 verringert nicht die Menge an NOx in dem Abgas. Der nunmehr mit 16 bezeichnete oxidierte Abgasstrom wird zu dem Reduktionskatalysatorreaktor 24 geleitet. Wie nachfolgend beschrieben wird ist der in dem Reaktor 24 eingesetzte Reduktionskatalysator speziell für die Reduktion von NOx unter leicht mageren, überschüssigen Sauerstoff enthaltenden Bedingungen entwickelt und die Reaktion wird manchmal als eine selektive Katalysatorreduktion (SCR) von magerem NOx bezeichnet. Im Einklang mit dieser Erfindung wird das Dieselmotorabgas mit zwei separaten Seitenströmen behandelt, bevor dieses in den Reduktionskatalysatorreaktor 24 eintritt.Again with reference to the 1 produces a diesel engine 10 an exhaust stream which is first passed through a two-pass oxidation catalyst reactor 14 passed and ultimately through a reduction catalyst reactor 24 is directed. The exhaust stream is treated along its flow path and its composition changed. The Indian 1 when 12 designated, leaving the engine exhaust stream flows through the oxidation catalyst reactor 14 in which palladium (Pd) is a suitable catalyst. The function of the oxidation catalyst reactor 14 is to complete the oxidation of CO to CO 2 as well as the oxidation of hydrocarbons including particles to CO 2 and to H 2 O. Some of the hydrocarbons can be converted to aldehydes by a partial oxidation process. Acetaldehyde (AA) is a typical aldehyde product. The oxidation reactor 14 does not reduce the amount of NO x in the exhaust gas. The now with 16 oxidized exhaust gas stream becomes the reduction catalyst reactor 24 directed. As will be described below, that in the reactor 24 For example, the reduction catalyst employed is designed specifically for the reduction of NO x under slightly lean, excess oxygen-containing conditions, and the reaction is sometimes referred to as lean NO x selective catalyst reduction (SCR). In accordance with this invention, the diesel engine exhaust is treated with two separate side streams before it enters the reduction catalyst reactor 24 entry.

Ein Strom von verdichteter Umgebungsluft, welcher in geeigneter Weise aus dem Motorabteil abgezogen wird, wird durch einen effizienten, rohrförmigen, nicht thermischen Plasmareaktor 20 geblasen, um einen Teil des Sauerstoffs in der Luft zu Ozon und möglicherweise anderen aktivierten Sauerstoffspezies umzuwandeln. Das Ozon enthaltende Plasma wird dem Abgas zugefügt, um NO zu NO2 zu oxidieren. Nach der Plasmazugabe wird dem Dieselabgas aus einem Reservoir 26 Ethanol in einer Weise getrennt zugefügt, welche nachfolgend in dieser Beschreibung erklärt wird, wobei das Ethanol als Reduktionsmittel für NO2 dient. Restliches Ozon kann einiges Ethanol zu Acetaldehyd oxidieren, welches ebenfalls als Reduktionsmittel für NO und NO2 dient. In der 1 wird der Abgasstrom nach der Zugabe des Ozon enthaltenden Plasmas als 18 bezeichnet und der Abgasstrom nach der Ethanol enthaltenden Zugabe wird als 28 bezeichnet. Der sowohl mit dem Ozon als auch mit dem Ethanol behandelte Abgasstrom tritt in den Reduktionsreaktor 24 ein. A stream of compressed ambient air, suitably withdrawn from the engine compartment, passes through an efficient tubular non-thermal plasma reactor 20 blown to convert a portion of the oxygen in the air to ozone and possibly other activated oxygen species. The ozone-containing plasma is added to the exhaust gas to oxidize NO to NO 2 . After the plasma addition, the diesel exhaust gas from a reservoir 26 Ethanol is added separately in a manner which will be explained later in this specification, wherein the ethanol serves as a reducing agent for NO 2 . Residual ozone may oxidize some ethanol to acetaldehyde, which also serves as a reducing agent for NO and NO 2 . In the 1 the exhaust gas stream after the addition of the ozone-containing plasma as 18 and the exhaust stream after the ethanol-containing addition is referred to as 28 designated. The exhaust gas stream treated with both the ozone and the ethanol enters the reduction reactor 24 one.

Der Reduktionskatalysatorreaktor 24 beinhaltet einen Zweibettreduktionskatalysator. Das stromaufwärtige Katalysatorbett enthält ein Volumen an Barium oder Natrium Y Zeolith (als BaY angedeutet) und das stromabwärtige Bett, üblicherweise ein geringeres Volumen, enthält Kupfer Y Zeolith (angedeutet als CuY). Die Temperatur an dem Reaktoreinlass oder in dem Reaktor wird für einen effektiven Betrieb des Reduktionskatalysatorreaktors 24 zum Steuern der Plasmaenergiedichte und des molaren Zuführungsverhältnisses von Ethanol zu NOx eingesetzt. Beispielsweise können die Temperaturen an dem Einlass und an dem Auslass des Reduktionskatalysators für eine effektive Abgasbehandlung durch Thermoelemente (durch T1 und T2 angedeutet) oder durch andere geeignete Temperatursensor(en) überwacht werden. Die Temperaturdaten zum Steuern der Plasmaenergiedichte und der Menge an Ethanolzugabe werden einem digitalen Steuerungsgerät (nicht dargestellt) übermittelt. Die Durchschnittstemperatur in dem Reaktor 24 ist eine Funktion der Temperatur des in den Reaktor eintretenden Abgases und der dann in den entsprechenden Betten auftretenden Reaktionswärme. Das stromaufwärtige Bett ist primär bei Katalysatortemperaturen von bis zu ungefähr 300°C wirksam und das stromabwärtige Bett ist bei höheren Katalysatortemperaturen wirksamer. Der Strom 30 zeigt das aus dem Abgassystem abgezogene, behandelte Abgas an.The reduction catalyst reactor 24 includes a two-pot reduction catalyst. The upstream catalyst bed contains a volume of barium or sodium Y zeolite (indicated as BaY) and the downstream bed, usually of lesser volume, contains copper Y zeolite (indicated as CuY). The temperature at the reactor inlet or in the reactor becomes effective for the operation of the reduction catalyst reactor 24 used to control the plasma energy density and the molar feed ratio of ethanol to NO x . For example, the temperatures at the inlet and outlet of the reduction catalyst may be monitored for effective exhaust treatment by thermocouples (indicated by T1 and T2) or other suitable temperature sensor (s). The temperature data for controlling the plasma energy density and the amount of ethanol addition are communicated to a digital control device (not shown). The average temperature in the reactor 24 is a function of the temperature of the exhaust gas entering the reactor and the heat of reaction then occurring in the respective beds. The upstream bed is primarily effective at catalyst temperatures of up to about 300 ° C and the downstream bed is more effective at higher catalyst temperatures. The current 30 indicates the treated exhaust gas withdrawn from the exhaust system.

Wie in der 2 gezeigt enthält ein geeigneter nichtthermischer Plasmareaktor 20 einen zylindrischen, röhrenförmigen dielektrischen Körper 40. Der Reaktor 20 weist zwei Elektroden auf, nämlich eine Hochspannungselektrode 42 und eine Erdungselektrode 44, welche voneinander durch den röhrenförmigen, dielektrischen Körper 40 und einen Luftspalt 46 getrennt sind. Die Hochspannungselektrode 42 ist ein entlang der Längsachse des Rohrs 40 platzierter Stab. Die Erdungselektrode 44 ist ein um den röhrenförmigen, dielektrischen Körper 40 in einem spiralförmigen Muster herum gewundener Draht. Die spiralförmige Erdungselektrode 44 in Kombination mit der axialen Hochspannungselektrode 42 liefert ineinander verflochtene spiralförmige Bereiche aktiver 54 und passiver 52 elektrischer Felder entlang der Länge des Reaktors 20. Das spiralförmige, aktive elektrische Feld 54 um die Erdungselektrode 44 herum ist für eine wirksame Plasmaerzeugung und Ozonerzeugung stark fokussiert.Like in the 2 contains a suitable non-thermal plasma reactor 20 a cylindrical, tubular dielectric body 40 , The reactor 20 has two electrodes, namely a high voltage electrode 42 and a ground electrode 44 which are separated from each other by the tubular dielectric body 40 and an air gap 46 are separated. The high voltage electrode 42 is one along the longitudinal axis of the tube 40 placed rod. The ground electrode 44 is one around the tubular dielectric body 40 wire wound in a spiral pattern. The spiral grounding electrode 44 in combination with the axial high voltage electrode 42 provides more intertwined helical areas more active 54 and more passive 52 electric fields along the length of the reactor 20 , The spiral-shaped, active electric field 54 around the ground electrode 44 around is highly focused for efficient plasma generation and ozone generation.

An den Endanschlüssen 48, 50 an der zentralen Elektrode wird ein hochfrequentes elektrisches Hochspannungspotential angelegt. Die spiralförmige äußere Erdungselektrode 44 ist wie bei 56 angedeutet geerdet. Beim Betrieb des Plasmareaktors 20 wird verursacht, dass Luft in ein Ende des Reaktors um die zentrale Elektrode 42 herum und innerhalb des dielektrischen Rohres 40 und aus dem anderen Ende in der Richtung der in der 2 gezeigten Pfeile strömt. Das an die zentrale Elektrode 42 angelegte elektrische Potential erzeugt die zuvor beschriebenen aktiven 54 und passiven 52 Felder in dem Reaktor 20. Diese hochfrequenten Hochpotentialfelder 52, 54 erzeugen in dem strömenden Luftstrom in dem Luftspalt 46 reaktive Sauerstoffspezies, was in der Erzeugung von Ozon resultiert. Dieser Ozon enthaltende Luftstrom verlässt den Reaktor 20 und wird, wie in der 1 gezeigt, unmittelbar in den Abgasstrom eingeführt. Wie nachfolgend im Detail beschrieben wird, wird an den Plasmareaktor 20 elektrische Energie in einer Menge angelegt, die eine umgekehrte Funktion der Temperatur des Abgasstroms ist. Der Seitenstromplasmareaktor 20 ist nahe bei, aber von dem Rohr mit dem heißen Abgas entfernt angeordnet.At the end connections 48 . 50 At the central electrode, a high frequency electrical high voltage potential is applied. The spiral outer grounding electrode 44 is like at 56 indicated grounded. When operating the plasma reactor 20 is causing air in one end of the reactor around the central electrode 42 around and inside the dielectric tube 40 and from the other end in the direction of the in the 2 arrows shown flows. That to the central electrode 42 applied electrical potential generates the previously described active 54 and passive 52 Fields in the reactor 20 , These high frequency high potential fields 52 . 54 generate in the flowing air flow in the air gap 46 reactive oxygen species, resulting in the production of ozone. This ozone-containing air stream leaves the reactor 20 and will, as in the 1 shown inserted directly into the exhaust stream. As will be described in detail below, reference is made to the plasma reactor 20 applied electrical energy in an amount that is an inverse function of the temperature of the exhaust stream. The side stream plasma reactor 20 is close to but away from the hot exhaust pipe.

Ethanol kann, wie in der 1 angedeutet, direkt aus dem Reservoir 26 in den Abgasstrom injiziert werden und wird schnell verdampft, um dessen Reduktionsfunktion zu erfüllen. Alternativ dazu kann Luft durch ein Reservoir 26 mit Ethanol oder mit in einem Lösemittel mit einem geringen Dampfdruck, wie beispielsweise Dieseltreibstoff, gelösten Ethanol hindurchgeperlt werden, um Ethanoldampf mitzureißen und diesen in den Abgasstrom zu tragen. Wie weiter unten beschrieben wird ist die Menge an in den Abgasstrom eingeführten Ethanol abhängig von dem NOx Gehalt des Abgases und der Temperatur des Reduktionskatalysators.Ethanol can, as in the 1 indicated, directly from the reservoir 26 be injected into the exhaust stream and is rapidly evaporated to meet its reduction function. Alternatively, air can pass through a reservoir 26 be bubbled with ethanol or with ethanol dissolved in a solvent having a low vapor pressure, such as diesel fuel, to entrain ethanol vapor and carry it into the exhaust gas stream. As will be described further below, the amount of introduced into the exhaust stream ethanol depending on the NO x content of the exhaust gas and the temperature of the reducing catalyst.

Es gibt vier wichtige Faktoren bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung: den nicht thermischen Seitenstromplasmareaktor für die Erzeugung von Ozon aus Luft; die Zusammensetzung des Reduktionskatalysators; das Ethanolreduktionsmitteladditiv und das Management der Arbeitsparameter, insbesondere der Plasmaenergie und des Zuführungsverhältnisses von Ethanol/NOx. Die Plasmaenergiedichte und das Zuführungsverhältnis Ethanol/NOx variieren mit der Reduktionskatalysatortemperatur. Das Abgasbehandlungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unter Einbeziehung dieser vier Faktoren wird unter Einsatz eines Laboratoriumsaufbaus und eines Motordynamometeraufbaus illustriert.There are four important factors in the practice of the present invention: the non-thermal side stream plasma reactor for the production of ozone from air; the composition of the reduction catalyst; the ethanol reducing agent additive and the management of the working parameters, in particular the Plasma energy and the feed ratio of ethanol / NO x . The plasma energy density and the feed ratio of ethanol / NO x vary with the reduction catalyst temperature. The exhaust gas treatment method according to the present invention incorporating these four factors is illustrated using a laboratory structure and an engine dynamometer structure.

Experimenteller LaboratoriumsaufbauExperimental laboratory construction

Ein Laboratoriumsreaktorsystem wurde hergestellt, um in einem synthetischen Abgasstrom die Reduktion von NOx zur N2 durch das in der 1 illustrierte Verfahren zu evaluieren. Der Laboratoriumsreduktionskatalysatorreaktor 24 hatte einen kleinen, in stromaufwärts-stromabwärts aufgeteilten, NaY Zeolith/CuY Zeolith Zweibettreduktionskatalysator-Reaktor. Es wurde eine Vorsorge für die Herstellung eines synthetisches NO und Sauerstoff enthaltenden Abgases für die Behandlung mit Plasma erzeugtem Ozon sowie mit Ethanol und für das Durchströmen des Reduktionskatalysatorreaktors getroffen. Dieser Laboratoriumsaufbau wies Flexibilität für verschiedene Strömungsanordnungen des Gasstromes durch den Plasmareaktor und für den Ort der Einführung von Ethanol auf. Die experimentellen Bedingungen für das Laboratoriumsreaktorsystem sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1: Experimentelle Bedingungen für das Laboratoriumsreaktorsystem Katalysator: NaY (9,9 Gew.-% Na) BaY (14,7 Gew.-% Ba) CuY (7,3 Gew.-% Cu) Zuführungskonzentration: NO = 225 ppm HC = 1200–4800 ppm C1 O2 = 16,8% H2O = 1,6% N2 = Rest Temperatur: Plasma = 150°C Katalysator = 150–400°C Plasma: Energiedichte = 6–20 J/l Wechselspannung = +/–7 kV Druck: 101,3 kPa Raumgeschwindigkeit: Plasma = 25 K/h, Katalysator = 11 K–44 K/h (NaY, BaY) 22 K–44 K/h (CuY) A laboratory reactor system was designed to reduce the NO x to N 2 in a synthetic exhaust gas stream by the method described in US Pat 1 to evaluate illustrated methods. The Laboratory Reduction Catalyst Reactor 24 had a small, upstream-downstream, NaY zeolite / CuY zeolite two-pass reduction catalyst reactor. Provision has been made for the production of a synthetic NO and O 2 -containing off-gas for the plasma-generated ozone treatment, as well as for ethanol and for the flow through the reduction catalyst reactor. This laboratory setup had flexibility for different flow arrangements of gas flow through the plasma reactor and for the location of introduction of ethanol. The experimental conditions for the laboratory reactor system are summarized in Table 1 below. Table 1: Experimental conditions for the laboratory reactor system Catalyst: NaY (9.9 wt% Na) BaY (14.7% by weight Ba) CuY (7.3% by weight of Cu) Supply concentration: NO = 225 ppm HC = 1200-4800 ppm C 1 O 2 = 16.8% H 2 O = 1.6% N 2 = remainder Temperature: Plasma = 150 ° C Catalyst = 150-400 ° C Plasma: Energy density = 6-20 J / l AC voltage = +/- 7 kV Print: 101.3 kPa Speed: Plasma = 25 K / h, Catalyst = 11 K-44 K / h (NaY, BaY) 22 K-44 K / h (CuY)

Für die meisten Tests betrug die Strömungsgeschwindigkeit des 225 ppm an NO enthaltenden, synthetischen Abgases 143 cm3/Min. (STP) und die Geschwindigkeit der Ethanalzugabe betrug entsprechend 0,00051 cm3/Min. Das simulierte Abgas wurde durch Vermischen einzelner Gase erhalten, deren Strömungsgeschwindigkeiten durch Massenströmungssteuerungsgeräte geregelt wurden, um die gewünschte Abgaszusammensetzung zu erhalten. Der Gasmischung wurde durch Passieren des Gasstroms durch einen deionisiertes Wasser bei Raumtemperatur enthaltenden Blasenapparat Wasserdampf zugeführt. Die Produktgasmischung aus dem Reduktionskatalysatorreaktor 24 (wie in den Systemen von 1) wurde mit einer gleichen volumetrischen Mengen an N2 verdünnt, um eine Kondensation in der Gasstromleitung zwischen dem Reaktor und dem Analysator zu verhindern. Die chemischen Zusammensetzungen der Zuführungs- und der Produktströme zu und aus dem Reaktor wurden durch einen FTIR Gasanalysator (Nicolet Nexus 670) überwacht. Die Temperatur der FTIR Gaszelle wurde bei 165°C gehalten. Die durch FTIR gemessene NOx Umsetzung wurde durch einen NO/NOx-Chemilumineszenzanalysator überprüft. Beide Ergebnisse lagen in guter Übereinstimmung miteinander innerhalb von 5%.For most tests the flow rate of 225 ppm of NO was containing synthetic exhaust gas 143 cm 3 / min. (STP) and the rate of Ethanalzugabe was correspondingly 0.00051 cm3 / min. The simulated exhaust gas was obtained by mixing individual gases whose flow velocities were controlled by mass flow controllers to obtain the desired exhaust gas composition. The gas mixture was fed to steam by passing the gas stream through a bubbler containing deionized water at room temperature. The product gas mixture from the reduction catalyst reactor 24 (as in the systems of 1 ) was diluted with an equal volumetric amount of N 2 to prevent condensation in the gas flow line between the reactor and the analyzer. The chemical compositions of the feed and product streams to and from the reactor were monitored by a FTIR Gas Analyzer (Nicolet Nexus 670). The temperature of the FTIR gas cell was maintained at 165 ° C. The NO x conversion measured by FTIR became checked by a NO / NO x chemiluminescence analyzer. Both results were in good agreement with each other within 5%.

Der in den Laboratoriumstests eingesetzte Plasmareaktor 20 wurde aus einem Quarzrohr mit einem äußeren Durchmesser (o. d.) von 3/8 Inch mit einer Hochspannungselektrode 42 in dessen Zentrum angefertigt. Die Erdungselektrode 44 war ein Ni beschichteter Kupferdraht, der in zwei kompletten Windungen mit einem Abstand von 0,2 cm um die äußere Oberfläche des Quarzrohres herum aufgewickelt war. Die Gesamtlänge des Plasmabereichs betrug 0,4 cm. Die Hochspannungselektrode 42 wurde aus einem rostfreien Stab mit einem o. d. von 1/16 Inch gefertigt, welche in ein Aluminiumrohr mit einem o. d. von 1/8 Inch eingesetzt war, wo durch den ringförmigen Luftspalt 46 Luft hindurch strömte, um das Plasma zu bilden. Für Vergleichszwecke wurde anstelle von Umgebungsluft manchmal ein simuliertes Abgas durch den Plasmareaktor 20 hindurchgeführt. Eine Hochspannung von +/–7 kV in einer sinusoidalen Form und mit einer Frequenz von 200 Hz wurde durch einen Funktionsgenerator (Tektronix Modell AFG 310) und einen Hochspannungsverstärker (Trek Modell 20/20B), welcher von einer Hochspannungssonde (Tektronix Modell P6015A) überwacht wurde, erzeugt. Die elektrischen Antworten des Plasmareaktors 20 wurden sowohl durch einen digitalen Oszilloskop (Tektronix Modell TDS 430A) als auch durch einen Computer überwacht, wobei der digitale Oszilloskop die transiente Antwort des Plasmareaktors 20 einschließlich der Zeitabweichungen der angewendeten Spannung, des Gasentladungsstroms und der Energieabsorption durch das Plasma aufzeichnete, wohingegen der Computer den zeitlichen Durchschnittsenergieverbrauch durch das Plasma aufzeichnete. Für alle hier beschriebenen Laboratoriumsergebnisse wurde die Einlasstemperatur des Plasmareaktors 20 bei 150°C gehalten. Allerdings kann der Plasmareaktor 20 bei Umgebungstemperaturen betrieben werden.The plasma reactor used in the laboratory tests 20 was made of quartz tube with an outer diameter (od) of 3/8 inch with a high voltage electrode 42 made in its center. The ground electrode 44 was a Ni coated copper wire wound around the outer surface of the quartz tube in two complete turns at a distance of 0.2 cm. The total length of the plasma region was 0.4 cm. The high voltage electrode 42 was made of a 1/16 inch od stainless steel rod inserted into an 1/8 inch OD aluminum tubing through the annular air gap 46 Air flowed through to form the plasma. For comparison purposes, instead of ambient air, sometimes a simulated exhaust gas has passed through the plasma reactor 20 passed. A high voltage of +/- 7 kV in a sinusoidal shape and at a frequency of 200 Hz was monitored by a function generator (Tektronix Model AFG 310) and a high voltage amplifier (Trek Model 20 / 20B) monitored by a high voltage probe (Tektronix Model P6015A) was created. The electrical responses of the plasma reactor 20 were monitored by both a digital oscilloscope (Tektronix Model TDS 430A) and a computer, with the digital oscilloscope providing the transient response of the plasma reactor 20 including the time deviations of the applied voltage, the gas discharge current and the energy absorption by the plasma, whereas the computer recorded the average time energy consumption by the plasma. For all laboratory results described here, the inlet temperature of the plasma reactor became 20 kept at 150 ° C. However, the plasma reactor can 20 be operated at ambient temperatures.

Der Katalysatorreaktor 24 beinhaltete einen Reduktionskatalysator mit zwei getrennten Katalysatorreaktionszonen. In diesen Laboratoriumsuntersuchungen befand sich das synthetische Abgas bei Umgebungstemperatur und der Katalysator wurde auf eine Testtemperatur in einem Bereich von 150°C bis 400°C erhitzt. Die erste Katalysatorzone enthält Barium (oder Natrium) Y Zeolith, welche einen ungefähr viermal so großen Raum wie die zweite, Kupfer Y Zeolith enthaltende Katalysatorzone einnahm. Beginnend bei Temperaturen unterhalb von 300°C wurden die nachfolgenden parallelen chemischen Reaktionen zwischen dem Ethanolreduktionsmittel und dem NO2 über den BaY (oder NaY) Zeolithkatalysator beobachtet: EtOH + NO2 → AA + NO → N2 EtOH + NO2 → N2 The catalyst reactor 24 included a reduction catalyst with two separate catalyst reaction zones. In these laboratory studies, the synthetic exhaust gas was at ambient temperature and the catalyst was heated to a test temperature in the range of 150 ° C to 400 ° C. The first catalyst zone contains barium (or sodium) Y zeolite which occupied about four times the space of the second catalyst zone containing copper Y zeolite. Starting at temperatures below 300 ° C, the following parallel chemical reactions between the ethanol reductant and the NO 2 over the BaY (or NaY) zeolite catalyst were observed: EtOH + NO 2 → AA + NO → N 2 EtOH + NO 2 → N 2

Sowie das Abgas bei Temperaturen oberhalb von 300°C strömte über den CuY Zeolith Katalysator fand dann die nachfolgende Reaktion statt: EtOH + NO + NO2 + O2 → N2 As soon as the exhaust gas flowed above the CuY zeolite catalyst at temperatures above 300 ° C, the following reaction took place: EtOH + NO + NO 2 + O 2 → N 2

Sowohl die BaY- als auch die CuY-Katalysatoren wurden durch wässrigen Zonenaustausch von NaY mit Ba(NO3)2- und Cu(NO3)2-Vorläufern hergestellt. Alle Proben in Pulverform wurden pelletiert und zu einer Korngröße von 30 bis 40 mesh zermalmt. Die granulierten Katalysatoren wurden in einem aus einem Quarzrohr mit einem o. d. von ein Viertel Inch gefertigten Rohrreaktor gepackt, der stromabwärts des Plasmareaktors 20 platziert war. Dann wurde der BaY (oder NaY) Katalysator von dem CuY Katalysator gefolgt. Die Katalysatoren wurden bei 400°C für 3 Stunden in einem Luftstrom enthaltend 2,5% Wasserdampf vorbehandelt. Die Reaktionstemperatur wurde an dem Ausgang des Reaktors 24 überwacht und durch ein elektronisches Temperatursteuerungsgerät mit einer Genauigkeit von ungefähr +/–1°C geregelt.Both the BaY and CuY catalysts were prepared by aqueous zone exchange of NaY with Ba (NO 3 ) 2 and Cu (NO 3 ) 2 precursors. All samples in powder form were pelleted and crushed to a size of 30 to 40 mesh. The granulated catalysts were packed in a one quarter inch quartz tube reactor located downstream of the plasma reactor 20 was placed. Then the BaY (or NaY) catalyst was followed by the CuY catalyst. The catalysts were pretreated at 400 ° C for 3 hours in an air stream containing 2.5% steam. The reaction temperature was at the outlet of the reactor 24 monitored and controlled by an electronic temperature control device with an accuracy of approximately +/- 1 ° C.

Die chemische Zusammensetzung des Abgases wurde an drei verschiedenen Orten überwacht: vor dem Plasmareaktor, zwischen dem Plasmareaktor und dem Katalysatorreaktor und hinter dem Katalysatorreaktor. Ein von Horiba hergestelltes Motorabgasanalysiergerät (Mexa-7500 DEGR), das einen NO/NOx Chemilumineszenzanalysator, einen HFID HC Analysator, einen O2 Analysator und IR Analysatoren für CO, CO2 und N2O enthielt, wurde für die chemische Analyse eingesetzt. Das HFID HC Analysiergerät wurde für den gesamten Kohlenstoff sowohl aus HC als auch aus organischem POHC (teilweise oxidierte Kohlenwasserstoffe) eingesetzt. Es wurde unter Einsatz der Abgasbehandlungsmethode gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Reaktoraustrittstemperatur von ungefähr 300°C eine Umsetzung von NOx zu N2 von ungefähr 90% erreicht.The chemical composition of the exhaust gas was monitored at three different locations: in front of the plasma reactor, between the plasma reactor and the catalyst reactor and behind the catalyst reactor. A Horiba-made engine exhaust analyzer (Mexa-7500 DEGR) that included a NO / NO x chemiluminescence analyzer, an HFID HC analyzer, an O 2 analyzer, and IR analyzers for CO, CO 2, and N 2 O was used for the chemical analysis. The HFID HC Analyzer was used for all carbon from both HC and organic POHC (partially oxidized hydrocarbons). A conversion of NO x to N 2 of about 90% was achieved using the exhaust treatment method of the present invention at a reactor exit temperature of about 300 ° C.

Der vorteilhafte Effekt der Verwendung des Ethanol enthaltenden Reduktionsmittels mit der Reduktionskatalysatorkombination verglichen mit herkömmlichen Kohlenwasserstoffreduktionsmitteln ist in der 3 gezeigt. Die Daten wurden aus den Abgasströmen nach dem Reduzieren von NO2 zu N2 unter Verwendung der BaY Zeolith/CuY Zeolithreduktionskatalysatorkombination aufgenommen. Die Untersuchungen wurden unter Einsatz von drei verschiedenen Reduktionsmitteln durchgeführt, nämlich Propylen, Benzin und Ethanol. Der Abgasstrom wurde sowohl für den BaY Zeolithkatalysator als auch den CuY Zeolithkatalysator bei einer Raumgeschwindigkeit von 55000/Std. durch den Reduktionskatalysator hindurchgeführt. Das Verhältnis der molaren Zuführung von Ethanol zu NOx (EtOH/NOx) betrug 18 und das Plasma wurde aus einem Luftstrom mit einer Plasmaenergiedichte von 20 J/l erzeugt. Jedes Reduktionsmittel wurde vor dem Plasmareaktor in die Hauptstromleitung injiziert (Vorplasmainjektion). Unter Einsatz einer Spritzenpumpe wurde denaturiertes Ethanol und E-85 (85% Ethanol und 15% Benzin) eingeführt, wohingegen Benzindampf durch Strömen von Luft über die Oberfläche von in dem Quarzrohr enthaltenen flüssigen Benzins eingeführt wurde.The beneficial effect of using the ethanol-containing reducing agent with the reducing catalyst combination compared to conventional hydrocarbon reducing agents is disclosed in U.S.P. 3 shown. The data was recovered from the exhaust gas streams after reducing NO 2 to N 2 using of the BaY zeolite / CuY zeolite reduction catalyst combination. The investigations were carried out using three different reducing agents, namely propylene, gasoline and ethanol. The exhaust gas flow was measured for both the BaY zeolite catalyst and the CuY zeolite catalyst at a space velocity of 55,000 / hr. passed through the reduction catalyst. The ratio of the molar supply of ethanol to NO x (EtOH / NO x ) was 18 and the plasma was generated from an air stream with a plasma energy density of 20 J / L. Each reducing agent was injected before the plasma reactor into the main power line (Vorplasmainjektion). Using a syringe pump, denatured ethanol and E-85 (85% ethanol and 15% gasoline) were introduced, whereas gasoline vapor was introduced by flowing air over the surface of liquid gasoline contained in the quartz tube.

Über die Betriebszeit des Reduktionskatalysators (”Zeit-an Strom”) wurde die prozentuale Umsetzung von NOx für jedes getestete Reduktionsmittel in Minuten aufgenommen. Wie in der 3 gezeigt, wurde mit Ethanol als Reduktionsmittel eine höhere Umsetzung von NOx über die Betriebszeit des Reduktionskatalysators erreicht, wohingegen die anderen getesteten Reduktionsmittel (Propylen und Benzin) in anfänglich höheren NOx Umsetzungen resultierten, diese aber den Katalysator schnell durch Verkoken abbauten. In dem Fall von Propylen stieg die NOx Umsetzung anfänglich für ungefähr 20 Minuten an, bevor diese anfing, mit der begleitenden Veränderung der Katalysatorfarbe an der Vorderseite des Katalysatorbetts von anfänglich weiß zu leicht braun graduell abzunehmen. Mit Benzin begannen die Katalysatoren, deren Aktivität unter Verändern der Stirnseite des Katalysatorbetts zu einer grauschwarzen Farbe sofort zu verlieren. Diese Erkenntnisse weisen darauf hin, dass die Katalysatordeaktivierung auf die Koksbildung auf der Oberfläche des Katalysators während des SCR Prozesses zurückzuführen ist. Interessanterweise verbesserte sich die Katalysatoraktivität mit Ethanol mit der Reaktionszeit (”Zeit-an Strom”) und die Stirnseite des Katalysatorbetts blieb weiß, wie die ursprüngliche Farbe. Diese Abwesenheit einer Katalysatordeaktivierung mit Ethanol bestärkt die Verwendung von Ethanol und Ethanol enthaltendem HC (wie beispielsweise E-Diesel enthaltend 85% Dieseltreibstoff und 15% Ethanol oder E-85 enthaltend 85% Ethanol und 15% Benzin) als Reduktionsmittel für NOx Reduktion in Abgasbehandlungssystemen.Over the operating time of the reduction catalyst ("time to current"), the percent conversion of NO x for each reducing agent tested was recorded in minutes. Like in the 3 with ethanol as the reducing agent, higher conversion of NO x over the operating time of the reduction catalyst was achieved, whereas the other reducing agents tested (propylene and gasoline) resulted in initially higher NO x conversions, but these rapidly degraded the catalyst by coking. In the case of propylene, the NO x conversion initially increased for about 20 minutes before it began to gradually decrease from white to slightly brown with the concomitant change in the catalyst color at the front of the catalyst bed. With gasoline, the catalysts began to lose their activity immediately by changing the face of the catalyst bed to a gray-black color. These findings indicate that catalyst deactivation is due to coke formation on the surface of the catalyst during the SCR process. Interestingly, the catalyst activity with ethanol improved with the reaction time ("time-on-stream") and the face of the catalyst bed remained as white as the original color. This absence of catalyst deactivation with ethanol encourages the use of HC containing ethanol and ethanol (such as E-diesel containing 85% diesel fuel and 15% ethanol or E-85 containing 85% ethanol and 15% gasoline) as reducing agents for NO x reduction in exhaust treatment systems ,

Es wurden ebenfalls Laboratoriumsuntersuchungen durchgeführt, um eine bevorzugte Reihenfolge für die Einführung des Ozon enthaltenden Plasmas und des Ethanols in den NOx enthaltenden Abgasstrom zu bestimmen. In diesen Tests wurde E-85 unter Einsatz einer Spritzenpumpe injiziert. In einigen Tests wurde das E-85 in den Abgasstrom injiziert, bevor das Ozon enthaltende Plasma in den Abgasstrom eingeführt wurde, so dass vermutlich ein Teil des Ozons mit Ethanol reagieren konnte. In anderen Tests wurde das Ethanol nach der Einführung des Ozon enthaltenden Plasmas in den Abgasstrom injiziert, so dass lediglich die simulierte Abgasmischung durch Ozon behandeltes Plasma behandelt wurde.Laboratory tests were also conducted to determine a preferred order for the introduction of the ozone-containing plasma and ethanol into the NO x -containing exhaust gas stream. In these tests, E-85 was injected using a syringe pump. In some tests, the E-85 was injected into the exhaust stream before the ozone-containing plasma was introduced into the exhaust stream, presumably allowing some of the ozone to react with ethanol. In other tests, after introduction of the ozone-containing plasma, the ethanol was injected into the exhaust stream so that only the simulated exhaust mixture was treated by ozone-treated plasma.

Es wurde herausgefunden, dass die Injektion von E-85 vor dem Plasmareaktor mehr Acetaldehyd (AA) produzierte, aber weniger NO2, als wenn E-85 nach dem Plasmareaktor eingefügt wurde. Die Menge an produziertem AA betrug ungefähr 10% der Ethanolzuführung, was anzeigt, dass die Effizienz des Plasmas zum Umsetzen von Ethanol zu AA gering ist. Es wurde ebenfalls geschlossen, dass die Anwesenheit von Ethanol in dem Abgasstrom die Umsetzung von NO zu NO2 durch das Plasma unterdrückt. Dementsprechend weisen die Laboratoriumsuntersuchungen darauf hin, dass das Ethanol vorzugsweise stromabwärts der Einführung des Ozon enthaltenden Plasmas in den NOx Abgasstrom eingeführt wird.It was found that injection of E-85 in front of the plasma reactor produced more acetaldehyde (AA) but less NO 2 than when E-85 was added after the plasma reactor. The amount of AA produced was approximately 10% of the ethanol feed, indicating that the efficiency of the plasma to convert ethanol to AA is low. It was also concluded that the presence of ethanol in the exhaust gas stream suppresses the conversion of NO to NO 2 by the plasma. Accordingly, the laboratory studies indicate that the ethanol is preferably introduced into the NO x exhaust stream downstream of the introduction of the ozone-containing plasma.

Es wurden ebenfalls Laboratoriumstests durchgeführt, um (a) die für die katalytische Verringerung des NOx Gehaltes über einen Katalysatortemperaturbereich von über 150°C bis 400°C benötigte Menge an Ethanol und (b) die Energieanforderungen für den nicht thermischen Plasmareaktor über denselben Temperaturbereich zu bestimmen. Die in diesen Tests erhaltenen Daten sind in der 4 zusammengefasst. Die Daten in der 4 zeigen gegensätzliche Trends für das Zuführungsverhältnis von EtOH/NOx und die Plasmaenergiedichte für die optimale Systemleistung über einen Temperaturbereich des BaY-CuY Zweibettkatalysators zwischen 150°C und 400°C.Laboratory tests have also been conducted to (a) provide the amount of ethanol needed for the catalytic reduction of NO x content over a catalyst temperature range above 150 ° C to 400 ° C and (b) the energy requirements for the non-thermal plasma reactor over the same temperature range determine. The data obtained in these tests are in the 4 summarized. The data in the 4 show opposite trends for the feed ratio of EtOH / NO x and the plasma energy density for optimum system performance over a temperature range of the BaY-CuY twin catalyst between 150 ° C and 400 ° C.

Die durchgezogene Linie in der 4 zeigt, dass bei geringeren Katalysatortemperaturen (d. h. bei Motoraufwärmtemperaturen) mehr Plasmaenergie benötigt wird. Die Daten zeigen, dass eine Energiemenge von ungefähr 18 J/l über einen Katalysatortemperaturbereich von 150°C bis 200°C benötigt wird und die benötigte Energiemenge danach im Wesentlichen linear verringert wird, so dass in diesen Tests mit synthetischem Abgas bei ungefähr 400°C keine Plasmaenergie benötigt wird. Folglich erscheint es so, dass eine plasmafreie Oxidationsumgebung in dem Abgas bei diesen höheren Temperaturen geeignet ist, um NO für die Reduktion über dem Zweibettkatalysator aus unedlem Metall-Zeolith zu NO2 zu oxidieren.The solid line in the 4 shows that at lower catalyst temperatures (ie at engine warm-up temperatures) more plasma energy is needed. The data shows that an amount of energy of about 18 J / l is needed over a catalyst temperature range of 150 ° C to 200 ° C and thereafter the amount of energy required is substantially linearly reduced so that in these synthetic exhaust tests at about 400 ° C no plasma energy is needed. Thus, it appears that a plasma-free oxidation environment in the exhaust gas at these higher temperatures is suitable for oxidizing NO to NO 2 for reduction over the base metal divalent zeolite catalyst.

Diese Laboratoriumstests weisen ebenfalls darauf hin, dass mit ansteigender Katalysatortemperatur ein höheres molares Verhältnis von Ethanol- zu NOx- Gehalt benötigt wird. Wie in der 4 gezeigt, steigt das optimale molare Zuführungsverhältnis von Ethanol- zu NOx-Gehalt über einen Katalysatortemperaturbereich zwischen 150°C und 400°C von ungefähr 5 graduell auf 25 an. Dies ist offensichtlich ein Ergebnis davon, dass in der hochoxidierenden Umgebung mehr Ethanol durch Sauerstoff oxidiert wird, bevor dieses als Reduktionsmittel für NOx dienen kann. These laboratory tests also indicate that with increasing catalyst temperature, a higher molar ratio of ethanol to NO x content is needed. Like in the 4 As shown, the optimum molar feed ratio of ethanol to NO x content gradually increases from about 5 to about 25 over a range of catalyst temperatures between 150 ° C and 400 ° C. This is obviously a result of the fact that in the highly oxidizing environment more ethanol is oxidized by oxygen before it can serve as a reducing agent for NO x .

In den Laboratoriumstests wurde unter optimalen Betriebsbedingungen eine durchschnittliche NOx Umsetzung von 91% über einen Temperaturbereich von 200°C bis 400°C erhalten, wenn ein Zweibettkatalysatorreaktor enthaltend NaY und CuY zusammen mit Ethanol (E85) als Reduktionsmittel eingesetzt wurde. Die simulierte Abgasmischung enthielt 215 ppm NO und deren Raumgeschwindigkeit (SV) durch das NaY Bett betrug 11 K/Std. und deren SV durch das CuY Bett betrug 22 K/Std. Die NOx-Umsetzungsdaten (%) über einen Temperaturbereich von 150°C bis 400°C sind in grafischer Form in der 5 dargestellt. Die in den Laboratoriumstests eingesetzten optimalen Betriebsbedingungen waren wie folgt: das Zuführungsverhältnis von Kohlenwasserstoff zu Stickstoffoxiden (HC/NOx) wurde mit der Katalysatortemperatur (beispielsweise 24 bei 400°C, 12 bei 300°C und 6 bei 200°C) variiert, während die Plasmaenergie über den Katalysatortemperaturbereich zwischen 150°C und 350°C konstant bei 12 J/l gehalten wurde und bei 400°C abgeschaltet wurde.In the laboratory tests, an average NO x conversion of 91% over a temperature range of 200 ° C to 400 ° C was obtained under optimum operating conditions when a twin catalyst reactor containing NaY and CuY was used together with ethanol (E85) as the reducing agent. The simulated exhaust gas mixture contained 215 ppm NO and its space velocity (SV) through the NaY bed was 11 K / hr. and their SV through the CuY bed was 22 K / hr. The NO x conversion data (%) over a temperature range of 150 ° C to 400 ° C are graphically in the 5 shown. The optimum operating conditions used in the laboratory tests were as follows: the feed ratio of hydrocarbon to nitrogen oxides (HC / NO x ) was varied with the catalyst temperature (eg 24 at 400 ° C, 12 at 300 ° C and 6 at 200 ° C) while the plasma energy was kept constant at 12 J / l over the catalyst temperature range between 150 ° C and 350 ° C and turned off at 400 ° C.

Experimenteller DynamometeraufbauExperimental dynamometer setup

Die Tests wurden an einem Motorendynamometer mit einem 6-Zylinderdieselmotor mit einem Hubraum von 4,9 l durchgeführt. Der Motor wurde unter kontrollierten Bedingungen betrieben, um ein mit dem vorliegenden Verfahren zu behandelndes Abgas herzustellen. Der experimentelle Aufbau ist in der 6 dargestellt. Dieser erlaubte Flexibilität hinsichtlich des Strömungsvolumens, der Richtung des Stroms und der chemischen Analyse der verschiedenen Strömungsströme. Das Volumen des Dieselabgases war größer als die Kapazität des für diese Experimente hergestellten Reduktionskatalysatorreaktors. Deshalb wurde lediglich ein Teil des Abgases für diese Tests eingesetzt. Dementsprechende wurde eine Seitenstromleitung (S) von der Hauptabgasleitung (M) abgezogen und dessen Strömungsgeschwindigkeit wie in der 8 gezeigt unter Verwendung eines Rückschlagsventils eingestellt. Der Seitenstrom (S) wurde dann in den nachfolgenden Experimenten eingesetzt. Die Motorspezifikation und die experimentellen Bedingungen für die Dynamometertests sind in der Tabelle 2 zusammengefasst. Tabelle 2. Typische experimentelle Bedingungen für Motordynamometertests Motor: 4,9 1/6 Zylinder Isuzu-Motor Geschwindigkeit 2000 UpM Drehmoment = 60 Nm EGR = 0 Treibstoff = Chevron ULS (0,2 ppm S) Schwedisch (2 ppm S) Amoco Premium (400 ppm S) Abgastemperatur = 240°C Abgaszusammensetzung: HC = 180 ppm C1 NOx = 235 ppm O2 = 16,7% CO2 = 3,3% CO = 0,11% Plasmareaktor an dem Seitenstrom: Zylindrische Geometrie SV = 60 K/Std. Leistungsdichte (Ep) = 18 J/l Temperatur (Tp) = 25°C Reduktionskatalysatorreaktor an dem Seiten strom: Katalysatoren = Monolithe (NaY, BaY, CuY, DOC) Reaktor = rostfreies Stahlrohr mit 2'' o. d. Reduktionsmittel: E-Diesel, Ethanol SV = 5 K–10 K/Std. für NaY, BaY 20 K–40 K/Std. für CuY Temperatur (Tc) = 150–400°C Abgasseitenstrom aus dem Motor: Strömungsgeschwindigkeit = 10–20 l/Min. The tests were carried out on an engine dynamo with a 6-cylinder diesel engine with a displacement of 4.9 l. The engine was operated under controlled conditions to produce an exhaust gas to be treated by the present process. The experimental setup is in the 6 shown. This allowed flexibility in terms of flow volume, direction of flow and chemical analysis of the various flow streams. The volume of the diesel exhaust gas was greater than the capacity of the reduction catalyst reactor prepared for these experiments. Therefore, only part of the exhaust gas was used for these tests. Accordingly, a side stream pipe (S) was taken from the main exhaust pipe (M), and its flow velocity was as in FIG 8th shown using a check valve set. The side stream (S) was then used in the following experiments. The engine specification and experimental conditions for the dynamometer tests are summarized in Table 2. Table 2. Typical experimental conditions for engine dynamometer tests Engine: 4.9 1/6 cylinder Isuzu engine Speed 2000 rpm Torque = 60 Nm EGR = 0 Fuel = Chevron ULS (0.2 ppm S) Swedish (2 ppm S) Amoco Premium (400 ppm S) Exhaust gas temperature = 240 ° C Exhaust gas composition: HC = 180 ppm C 1 NO x = 235 ppm O 2 = 16.7% CO 2 = 3.3% CO = 0.11% Plasma reactor at the side stream: Cylindrical geometry SV = 60 K / h. Power density (E p ) = 18 J / l Temperature (T p ) = 25 ° C Reduction catalyst reactor on the side stream: Catalysts = monoliths (NaY, BaY, CuY, DOC) Reactor = stainless steel tube with 2 '' od Reducing agent: E-diesel, ethanol SV = 5 K-10 K / h. for NaY, BaY 20K-40K / hr. for CuY Temperature (T c ) = 150-400 ° C Exhaust gas flow from the engine: Flow rate = 10-20 l / min.

Der abgezogene Dieselabgasstrom wurde zunächst über einen auf Palladium basierenden Dieseloxidationskatalysator (DOC) und einen keramischen Filter (Filter) geleitet, bevor dieser mit den Zweibettkatalysatoren (BaY + CuY) in Kontakt trat. Die Analyse des oxidierten Stroms durch ein Analysiergerät (AN) zeigte an, dass ein Teil des Acetaldehyds während dessen Oxidation gebildet wurde. Das Acetaldehyd wurde als ein geeignetes Reduktionsmittel zum Reduzieren von NOx zu N2 angesehen. Sowohl der Hyperplasmareaktor (HP) als auch das E-Dieselreservoir (E) waren außerhalb des Motorabgasstroms S lokalisiert.The withdrawn diesel exhaust stream was first passed over a palladium-based diesel oxidation catalyst (DOC) and a ceramic filter before contacting it with the twin catalysts (BaY + CuY). Analysis of the oxidized stream by analyzer (AN) indicated that part of the acetaldehyde was formed during its oxidation. The acetaldehyde was considered to be a suitable reducing agent for reducing NO x to N 2 . Both the hyperplasma reactor (HP) and the e-diesel reservoir (E) were located outside the engine exhaust stream S.

Um höhere, in den Motordynamometertests eingesetzte Abgasstromströmungsgeschwindigkeiten einzustellen, wurde ein größerer Plasmareaktor HP durch Verlängern des Plasma bildenden Bereichs des Laboratoriumsreaktors unter Beibehaltung der Geometrie und des Durchmessers desselben angefertigt. Das heißt die Erdungselektrode wurde aus einem Ni beschichtetem, in zwanzig kompletten Windungen um die äußere Oberfläche des Quarzrohres mit einem Abstand von 0,2 cm herum gewundenen Kupferdraht angefertigt, was in einer Gesamtlänge des Plasma bildenden Bereichs von 4 cm resultierte. Die elektrische Frequenz wurde bei +/–7 kV ebenfalls auf 2000 Hz erhöht. Der Ozon enthaltende Strom (SS) wurde in den Abgasseitenstrom S injiziert.To set higher exhaust stream flow rates used in the engine dynamometer tests, a larger plasma reactor HP was made by extending the plasma forming area of the laboratory reactor while maintaining the geometry and diameter thereof. That is, the ground electrode was made of a Ni-coated copper wire wound in twenty complete turns around the outer surface of the quartz tube at a pitch of 0.2 cm, resulting in a total plasma-forming area length of 4 cm. The electrical frequency was also increased to 2000 Hz at +/- 7 kV. The ozone-containing stream (SS) was injected into the exhaust gas stream S.

Bei der Behandlung der Dynamometerabgase wurde entweder reines Ethanol oder durch Luft aus einer E-Dieselmischung verdampftes Ethanol in den Abgasstrom injiziert. Der E-Diesel (eine Lösung von 85% Dieseltreibstoff und 15% Ethanol) wurde in dem Reservoir E gehalten und Luft wurde durch die Lösung hindurch geperlt, um im Wesentlichen reinen Ethanoldampf aus dem Hochdampfdruck-Dieseltreibstoff zu strippen und diesen über den Strom B in den Abgasstrom S zu tragen. Der Dieseltreibstoff in der Ethanol enthaltenden E-Dieselmischung diente als ein Träger für das Überführen des Reduktionsmittels zu dem Abgasstrom. Um einen hohen Grad an NOx Umsetzung aufrechtzuerhalten, konnte die benötigte Menge an Ethanol ungefähr 0,1 bis 1,0% der gesamten Abgasstromzusammensetzung ausmachen.In the treatment of the dynamometer exhausts, either pure ethanol or ethanol vaporized by air from an E-diesel mixture was injected into the exhaust stream. The e-diesel (a solution of 85% diesel fuel and 15% ethanol) was held in the reservoir E and air was bubbled through the solution to strip substantially pure ethanol vapor from the high vapor pressure diesel fuel and via the stream B in to carry the exhaust stream S. The diesel fuel in the ethanol containing E diesel mixture served as a carrier for transferring the reductant to the exhaust gas stream. To maintain a high level of NO x conversion, the required amount of ethanol could account for about 0.1 to 1.0% of the total exhaust stream composition.

Es wurde herausgefunden, dass der das Reservoir bei Raumtemperatur verlassende, Ethanol enthaltende Luftstrom mit Ethanoldampf gesättigt war. In dem experimentellen Aufbau konnte der Ethanol enthaltende Luftstrom (Strom B) in dem Seitenstrom S in den Abgasstrom injiziert werden, nachdem das Ozon enthaltende Plasma, basierend auf 10 l/Min. des Abgasstroms in dem Seitenstrom S, mit einer Geschwindigkeit von 0,037 cm3/Min. in das Abgas mit ungefähr 235 ppm an NOx injiziert wurde. Für Vergleichszwecke wurde ebenfalls Vorsehung getroffen, mit Ethanol gesättigte Luft zusammen mit dem in dem HP zu behandelnden Luftstrom in den Plasmareaktor HP (Strom A) einzuführen.It was found that the ethanol-containing air stream leaving the reservoir at room temperature was saturated with ethanol vapor. In the experimental setup, the air stream containing ethanol (stream B) in the side stream S could be injected into the exhaust stream after the ozone-containing plasma based on 10 l / min. of the exhaust flow in side stream S, at a rate of 0.037 cm 3 / min. into the exhaust was injected with approximately 235 ppm NO x . It has also been provided for comparison purposes to introduce ethanol-saturated air into the plasma reactor HP (stream A) together with the air stream to be treated in the HP.

Der Reduktionskatalysator wurde ausgehend von honigwabenförmigen, mit NaY Zeolith (JohnsonMatthey) beschichteten Cordierite-Steinen (5,66 Inch Durchmesser bei 6 Inch Länge) hergestellt. Zylindrische Kernstücke mit einem Durchmesser von 1,875 Inch wurden unter Einsatz eines 2 Inch Lochbohrers ausgebohrt. BaY und CuY Versionen der honigwabenförmigen Steine wurden durch wässrigen Ionenaustausch der NaY beschichteten Steine mit Ba(NO3)2- und Cu(NO3)2-Vorläufern hergestellt. Die Steine wurden dann für vier Stunden bei 500°C unter atmosphärischen Bedingungen kalziniert. Die Honigwabenkatalysatoren wurden mit einem isolierenden Tuch umhüllt, bevor diese in ein rostfreies Stahlreaktorrohr mit einem o. d. von 2 Inch eingeführt wurden. In den Zweibettreaktoren wurden die NaY beschichteten (oder BaY beschichteten) Steine stromabwärts von CuY beschichtetem Stein gefolgt. Die Reaktortemperaturen wurden sowohl an dem Einlass als auch an dem Auslass des Reaktors mit einer typischen Genauigkeit von +/–1°C überwacht. Diese Temperaturen variierten mit der Temperatur des Abgasstroms aus dem Dieselmotor.The reduction catalyst was prepared from honeycomb shaped NaY zeolite (JohnsonMatthey) coated cordierite stones (5.66 inches in diameter by 6 inches in length). Cylindrical core pieces with a diameter of 1.875 inches were drilled out using a 2 inch hole drill. BaY and CuY versions of the honeycomb-shaped stones were prepared by aqueous ion exchange of the NaY coated stones with Ba (NO 3 ) 2 and Cu (NO 3 ) 2 precursors. The stones were then calcined for four hours at 500 ° C under atmospheric conditions. The honeycomb catalysts were wrapped with an insulating cloth before being introduced into a 2 inch OD stainless steel reactor tube. In the two-bed reactors, the NaY coated (or BaY coated) stones were followed downstream of CuY coated stone. The reactor temperatures were at both the inlet and monitored at the outlet of the reactor with a typical accuracy of +/- 1 ° C. These temperatures varied with the temperature of the exhaust stream from the diesel engine.

Die chemische Zusammensetzung des Abgases wurde durch eine Analysiervorrichtung AN an drei verschiedenen Orten überwacht: vor der Einführung des Ozonplasmas aus dem Plasmareaktor, nach der Plasmaeinführung (aber vor dem Katalysatorreaktor) und nach dem Katalysatorreaktor. Für die chemische Analyse wurde ein von Horiba gefertigter Motorabgasanalysator (Mexa-7500 DEGR), welcher einen NO/NOx Chemilumineszenzanalysator, einen HFID HC Analysator, einen O2 Analysator und IR Analysatoren für CO, CO2 und N2O umfasste, eingesetzt. Der HFID HC Analysator wurde für den Gesamtkohlenstoff sowohl aus HC als auch aus organischen POHC eingesetzt. Unter Einsatz des Abgasbehandlungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Reaktoraustrittstemperatur von ungefähr 300°C wurde eine ungefähr 98%-ige Umsetzung von NOx zu N2 erreicht.The chemical composition of the exhaust gas was monitored by an analyzer AN at three different locations: before the introduction of the ozone plasma from the plasma reactor, after the plasma introduction (but before the catalyst reactor) and after the catalyst reactor. For chemical analysis, a Horiba-made engine exhaust analyzer (Mexa-7500 DEGR) incorporating a NO / NO x chemiluminescence analyzer, an HFID HC analyzer, an O 2 analyzer and IR analyzers for CO, CO 2 and N 2 O was used. The HFID HC analyzer was used for the total carbon of both HC and organic POHC. Using the exhaust treatment process of the present invention at a reactor exit temperature of about 300 ° C, an approximately 98% conversion of NO x to N 2 was achieved.

Der Effekt des Ozon enthaltenden Plasmas (wesentlich für die Ausführung der vorliegenden Erfindung) auf die Leistungsfähigkeit des NOx Reduktionsverfahrens ist in der 7 dargestellt. Die Daten wurden aus dem Strom S aufgenommen, nachdem das Abgas mit einer Raumgeschwindigkeit von 5000/Std. durch einen Monolith von BaY Zeolith und dann mit einer Raumgeschwindigkeit von 20000/Std. durch einen Monolith von CuY Zeolith hindurch strömte. Das Motorenabgas wurde unter Einsatz von Chevron ULS Treibstoff, bei dem HC und CO unter Einsatz eines Palladiumoxidationskatalysators DOC entfernt wurde, erzeugt.The effect of the ozone-containing plasma (essential to the practice of the present invention) on the performance of the NO x reduction process is disclosed in U.S.P. 7 shown. The data was taken from the stream S after the exhaust gas at a space velocity of 5000 / hr. through a monolith of BaY zeolite and then at a space velocity of 20,000 / hr. passed through a monolith of CuY zeolite. The engine exhaust was produced using Chevron ULS fuel in which HC and CO were removed using a palladium oxidation catalyst DOC.

Wie in der 7 gezeigt, wurde die Umsetzung von NOx zu N2 gegen die Temperatur des Zweibettkatalysators in Grad Celsius aufgetragen. Die durchgezogene Linie markiert die NOx Umsetzung unter Einsatz eines Ozon enthaltenden Plasmas (”Plasma an”), wobei das Plasma unter Einsatz einer Plasmaenergie von 18 J/l erzeugt wurde. Die unterbrochene Linie gibt die NOx Umsetzung ohne Einsatz von Plasma (”Plasma aus”) wieder. Bei einer typischen Katalysatortemperatur (ungefähr 300°C) kann mit ”Plasma an” eine höhere Umsetzung von NOx (ungefähr 98%) erreicht werden, wohingegen eine wesentlich geringere Umsetzung (ungefähr 78%) mit ”Plasma aus” erreicht wird. Für den ”Plasma an” Fall nimmt die NOx Umsetzung mit ansteigender Temperatur oberhalb eines Schwellenwertes von 300°C ab, dem Schwellenwert, bei dem eine maximale Umsetzung erreicht wird. Obwohl die Umsetzung von NOx mit dem Reduktionsverfahren mit ”Plasma aus” mit ansteigender Temperatur ansteigt, erreicht der ”Plasma aus” Fall bei jeder getesteten Temperatur keine so hohe Umsetzung an NOx wie der ”Plasma an” Fall. Wie aus dem Diagramm gesehen werden kann, verbessert sich die NOx Umsetzung, wenn die Plasmaenergie aus ist, mit ansteigender Katalysatortemperatur.Like in the 7 For example, the conversion of NO x to N 2 versus the temperature of the twin catalyst was plotted in degrees Centigrade. The solid line indicates NO x conversion using an ozone-containing plasma ("plasma on"), the plasma being generated using a plasma energy of 18 J / l. The broken line represents NO x conversion without the use of plasma ("plasma off"). At a typical catalyst temperature (about 300 ° C), with "plasma on" a higher conversion of NO x (about 98%) can be achieved, whereas a much lower conversion (about 78%) with "plasma off" is achieved. For the "plasma on" case, NO x conversion decreases with increasing temperature above a threshold of 300 ° C, the threshold at which maximum conversion is achieved. Although the conversion of NO x with the "plasma off" reduction method increases with increasing temperature, the "plasma off" case at each temperature tested does not achieve as high a conversion of NO x as the "plasma on" case. As can be seen from the diagram, the NO x conversion improves when the plasma energy is off, with increasing catalyst temperature.

Der Effekt der Gasraumgeschwindigkeit in dem Reduktionsreaktor auf die NOx Umsetzungsleistung des NOx Reduktionssystems gemäß der vorliegenden Erfindung wurde ebenfalls getestet, wobei NaY Zeolith als Reduktionskatalysator eingesetzt wurde. Die Ergebnisse zeigten, dass die NOx Umsetzungsleistung mit abnehmender Raumgeschwindigkeit über einen Temperaturbereich von 200°C bis 400°C zunahm und bei 5000/Std. und 200°C eine 90%-ige Umsetzung erreichte. Die durchschnittliche Rate der Veränderung der NOx Umsetzung mit der Katalysatortemperatur für eine Raumgeschwindigkeit von 10000/Std. ist ungefähr zweimal so hoch wie für 5000/Std., was mit der kinetischen Theorie konsistent ist. Die Laboratoriumsreaktordaten wurden dann mit den Motordynamometertestdaten, bei denen der Laboratoriumsaufbau einen NaY Pulverkatalysator bei einer Raumgeschwindigkeit von 11000/Std. enthielt, verglichen. Die Leistungsfähigkeit des in dem Dynamometertest unter Einsatz von realem Motorabgas bei einer Raumgeschwindigkeit von 5000/Std. eingesetzten Honigwabenkatalysators ist ungefähr dieselbe wie die des für den laboratoriumssimulierten Abgasstrom bei einer Raumgeschwindigkeit von 11000/Std. eingesetzten Pulverkatalysators. Dies zeigt, dass zwischen dem Pulverkatalysator und dem Honigwabenkatalysator für dieselbe Leistungsfähigkeit ein Katalysatorvolumenverhältnis von 2,2 anwendbar ist. Folglich muss das Schüttvolumen des Honigwabenkatalysators ungefähr zweimal so groß wie das eines Pulverkatalysators sein, um dieselbe Leistungsfähigkeit aufrechtzuerhalten.The effect of the gas space velocity in the reduction reactor on the NO x conversion efficiency of the NO x reduction system according to the present invention was also tested using NaY zeolite as the reduction catalyst. The results showed that the NO x conversion efficiency increased with decreasing space velocity over a temperature range of 200 ° C to 400 ° C and at 5000 / hr. and 200 ° C reached a 90% conversion. The average rate of change of NO x conversion with the catalyst temperature for a space velocity of 10,000 / hr. is about twice as high as for 5000 / hr, which is consistent with kinetic theory. The laboratory reactor data was then taken with the engine dynamometer test data in which the laboratory setup used a NaY powder catalyst at a space velocity of 11000 / hr. contained, compared. The performance of the dynamometer test using real engine exhaust at a space velocity of 5000 / hr. The honeycomb catalyst employed is approximately the same as that of the laboratory simulated exhaust stream at a space velocity of 11,000 / hr. used powder catalyst. This shows that a catalyst volume ratio of 2.2 is applicable between the powder catalyst and the honeycomb catalyst for the same performance. Consequently, the bulk volume of the honeycomb catalyst must be about twice that of a powder catalyst to maintain the same performance.

Die 8 vergleicht die Effizienz von zwei verschiedenen E-Dieselinjektionsmoden für die NOx Umsetzungsleistung: Vorplasma- und Nachplasmainjektion. Bei der Vorplasmainjektion wurde das Ethanol (Strom A in der 6) in den in den HP eintretenden Luftstrom injiziert und wurde folglich in dem Hyperplasmareaktor als ein Teil des in das Abgas eintretenden SS Stroms behandelt. Bei der Nachplasmainjektion wurde das Ethanol (Strom B in der 6) stromabwärts der Plasmainjektion in das Abgas, Strom SS, injiziert. Wie in der 8 gezeigt, erreicht die Nachplasmainjektion des E-Diesels sowohl bei 200°C als auch bei 300°C eine geringfügig bessere NOx Umsetzung als die Vorplasmainjektion.The 8th compares the efficiency of two different E-diesel injection modes for NOx conversion performance: pre-plasma and Nachplasmainjektion. In the preplasma injection, the ethanol (stream A in the 6 ) was injected into the airflow entering the HP and thus was treated in the hyperplasma reactor as part of the SS flow entering the exhaust. In the post-plasma injection, the ethanol (stream B in the 6 ) is injected downstream of the plasma injection into the exhaust, stream SS. Like in the 8th shown, reaches the Nachplasmainjektion of the E-diesel at both 200 ° C and at 300 ° C a slightly better NO x conversion than the Vorplasmainjektion.

Ein anderer Weg der Untersuchung der Effizienz der Katalysatoren, der Temperaturveränderung des Katalysatorbetts wurde wie folgt verglichen. Zuerst wurde das (Plasma + Katalysator)-System mit der Nachplasmainjektion von E-Diesel stabilisiert, bis dieses einen stationären Zustand erreichte, so dass die Temperatur an dem Katalysatorausgang bei der gewünschten Temperatur (d. h. 200 oder 300°C) verblieb. Dann wurde der E-Dieselinjektionsmodus zu dem Vorplasmainjektionsmodus umgeschaltet, während dessen die Temperaturveränderungen aufgrund dieses Umschaltens von der Nachplasmainjektion zu der Vorplasmainjektion überwacht wurde. Sowohl für 200°C als auch für 300°C besteht ein substantieller Temperaturanstieg aufgrund dieses Umschaltens mit einem begleitenden Anstieg der CO- und CO2-Mengen. Dies ist ein Hinweis auf eine verstärkte Oxidation (Verbrennung) des E-Diesels bei der Vorplasmainjektion im Vergleich zu der Nachplasmainjektion resultierend in einer verringerten NOx Umsetzungsleistung, wenn auch der Unterschied gering ist. Basierend auf diesen Beobachtungen sowohl in dem Laboratoriumstest als auch in den Dynamometertests wird geschlossen, dass die Ethanol basierenden Reduktionsmittel für eine effiziente NOx Reduktion nicht durch Plasma behandelt werden müssen. Vorzugsweise wird das Ethanol in der benötigten Menge getrennt und stromabwärts der Ozon enthaltenden Plasmainjektion eingeführt.Another way of examining the efficiency of the catalysts, the temperature change of the catalyst bed, was compared as follows. First, the (plasma + catalyst) system was stabilized with post-plasma injection of E-diesel until it reached a steady state such that the temperature at the catalyst exit remained at the desired temperature (ie, 200 or 300 ° C). Then, the E-diesel injection mode was switched to the pre-plasma injection mode during which the temperature changes due to this switching from the post-plasma injection to the pre-plasma injection were monitored. For both 200 ° C and 300 ° C, there is a substantial increase in temperature due to this switching with concomitant increases in CO and CO 2 levels. This is an indication of increased oxidation (combustion) of the E-diesel in the Vorplasmainjektion compared to the Nachplasmainjektion resulting in a reduced NO x conversion performance, although the difference is small. Based on these observations in both the laboratory test and the dynamometer tests, it is concluded that the ethanol-based reducing agents need not be plasma-treated for efficient NO x reduction. Preferably, the ethanol is separated in the required amount and introduced downstream of the ozone-containing plasma injection.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist für die Verwendung eines jeden Typs von in Dieselmotoren eingesetztem Treibstoff anwendbar unabhängig von dem in dem Treibstoff vorliegenden Schwefelgehalt. Es wurden Experimente unter Einsatz von drei verschiedenen Treibstoffen einschließlich Chevron ULS, Schwedisch und Amoco Premium mit 0,2 ppm an Schwefel (S), 2 ppm an S bzw. 400 ppm an S Gehalt durchgeführt. Bei einer typischen Katalysatortemperatur von 300°C wird die NOx Umsetzung durch den in dem Treibstoff vorliegenden Schwefelgehalt nicht signifikant beeinflusst.The method according to the present invention is applicable to the use of any type of fuel used in diesel engines regardless of the sulfur content present in the fuel. Experiments were conducted using three different fuels including Chevron ULS, Swedish and Amoco Premium with 0.2 ppm sulfur (S), 2 ppm S, and 400 ppm S, respectively. At a typical catalyst temperature of 300 ° C, NO x conversion is not significantly affected by the sulfur content present in the fuel.

Claims (14)

Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden einschließlich NO in einem ebenfalls Sauerstoff, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe enthaltenden Abgasstrom bei einer Temperatur oberhalb von 150°C, wobei das Verfahren umfasst: Durchströmen von Luft durch einen nicht thermischen Plasmareaktor, um ein Ozon enthaltendes Plasma zu erzeugen, sowie Zuführen des Plasmas zu dem Abgasstrom für die Oxidation von NO zu NO2, Zuführen von Ethanol zu dem Abgasstrom getrennt von der Zuführung des Plasmas für die Reduktion der Stickstoffoxide und daran anschließend Kontaktieren des Abgasstroms mit einem Zweibettreduktionskatalysator enthaltend in dem ersten Bett NaY Zeolith und/oder BaY Zeolith und in dem zweiten Bett CuY Zeolith, um die Stickstoffoxide zu N2 zu reduzieren.A method for reducing nitrogen oxides, including NO, in an exhaust gas stream also containing oxygen, carbon monoxide, and hydrocarbons at a temperature above 150 ° C, the method comprising: flowing air through a non-thermal plasma reactor to produce an ozone-containing plasma, and feeding the plasma to the exhaust gas stream for the oxidation of NO to NO 2 , supplying ethanol to the exhaust gas stream separate from the supply of the plasma for the reduction of the nitrogen oxides and then contacting the exhaust gas stream with a Zweibettreduktionskatalysator contained in the first bed NaY zeolite and / or BaY zeolite and in the second bed CuY zeolite to reduce the nitrogen oxides to N 2 . Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden nach Anspruch 1, bei dem dem Abgasstrom stromabwärts der Zuführung des Ozon enthaltenden Plasmas Ethanol zugeführt wird.A method of reducing nitrogen oxides according to claim 1, wherein ethanol is supplied to the exhaust gas stream downstream of the supply of the ozone-containing plasma. Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden nach Anspruch 1, wobei der Plasmareaktor ein röhrenförmiges Gefäß mit einem Reaktorraum für das Hindurchströmen von Luft ist, der Plasmareaktor eine in dem Reaktorraum angeordnete Hochspannungselektrode sowie eine Erdungselektrode enthält, welche spiralförmig um das röhrenförmige Gefäß herum gewunden ist, um dadurch ineinander verflochtene schraubenförmige passive und aktive elektrische Felder für die Erzeugung des Ozon enthaltenden Plasmas zu liefern.The method for reducing nitrogen oxides according to claim 1, wherein the plasma reactor is a tubular vessel having a reactor space for passing air, the plasma reactor includes a high voltage electrode disposed in the reactor space and a ground electrode spirally wound around the tubular vessel to thereby to provide interlaced helical passive and active electric fields for the generation of the ozone-containing plasma. Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden nach Anspruch 1, bei dem der Strom des Abgases durch das erste Bett bei einer Raumgeschwindigkeit erfolgt, welche höher als die Raumgeschwindigkeit des Abgasstromes durch das zweite Bett ist.A method of reducing nitrogen oxides according to claim 1, wherein the flow of the exhaust gas through the first bed is at a space velocity which is higher than the space velocity of the exhaust gas flow through the second bed. Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden nach Anspruch 1, umfassend die Zuführung von Ethanol zu dem Abgasstrom als Ethanoldampf in einem Luftstrom.A method of reducing nitrogen oxides according to claim 1, comprising supplying ethanol to the exhaust stream as ethanol vapor in an air stream. Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden nach Anspruch 5, umfassend das Hindurchströmen eines Luftstroms durch eine Lösung von Ethanol, um in dem Luftstrom Ethanoldampf zu erzeugen.A method of reducing nitrogen oxides according to claim 5, comprising passing an air stream through a solution of ethanol to produce ethanol vapor in the air stream. Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden nach Anspruch 6, wobei das Ethanol in Benzin gelöst ist und das Ethanol wenigstens 85 Vol.-% der Lösung ausmacht.A method of reducing nitrogen oxides according to claim 6, wherein the ethanol is dissolved in gasoline and the ethanol constitutes at least 85% by volume of the solution. Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden nach Anspruch 6, wobei das Ethanol in Dieseltreibstoff gelöst ist und das Ethanol 1 bis 15 Vol.-% der Lösung ausmacht.A method of reducing nitrogen oxides according to claim 6, wherein the ethanol is dissolved in diesel fuel and the ethanol constitutes 1 to 15% by volume of the solution. Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden nach Anspruch 1, umfassend das Betreiben des Plasmareaktors bei einer Plasmaenergiedichte in einem Bereich zwischen 0 und 20 Joule/Liter (J/l) als Funktion der Katalysatortemperaturen in einem Bereich zwischen 150°C und 400°C, wobei die Plasmaenergiedichte bei Katalysatortemperaturen von 350°C oder höher Null ist oder auf Null verringert wird.A method of reducing nitrogen oxides according to claim 1, comprising operating said plasma reactor at a plasma energy density in a range between 0 and 20 joules / liter (J / l) as a function the catalyst temperatures in a range between 150 ° C and 400 ° C, wherein the plasma energy density at catalyst temperatures of 350 ° C or higher is zero or reduced to zero. Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden nach Anspruch 1, bei dem zu dem Abgasstrom Ethanol in einem molaren Verhältnis von Ethanol zu Stickstoffoxiden (EtOH/NOx) in einem Bereich zwischen 5 und 25 als Funktion der Katalysatortemperaturen in einem Bereich zwischen 150°C und 400°C zugeführt wird.A method of reducing nitrogen oxides according to claim 1, wherein ethanol is added to the exhaust stream in a molar ratio of ethanol to nitrogen oxides (EtOH / NO x ) in a range between 5 and 25 as a function of catalyst temperatures in a range between 150 ° C and 400 ° C is supplied. Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxiden, NOx einschließlich NO, in einem Dieselmotorabgasstrom ebenfalls enthaltend Sauerstoff, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe bei einer Temperatur oberhalb von 150°C, wobei das Verfahren umfasst: (a) Führen des Abgasstroms in Kontakt mit einem Oxidationskatalysator, um das Kohlenmonoxid und die Kohlenwasserstoffe zu oxidieren, (b) Hindurchströmen von Luft durch einen nicht thermischen Plasmareaktor, um ein Ozon enthaltendes Plasma zu erzeugen, sowie Zuführen des Plasmas in den Abgasstrom für die Oxidation von NO zu NO2, wobei die in dem Plasmareaktor angelegte Energie bei Temperaturen in einem Bereich zwischen 150°C und 400°C umgekehrt proportional zu der Temperatur des Reduktionskatalysators ist, wobei die Energie bei Temperaturen von 350°C oder höher auf Null verringert wird, (c) Zuführung von Ethanol zu dem Abgasstrom zur Reduktion der Stickstoffoxide, wobei die Menge des Ethanols im Verhältnis zu der Verringerung der Katalysatortemperatur erhöht wird, sowie danach (d) Hindurchströmen des Abgasstroms durch einen Zweibettreduktionskatalysator-Reaktor, wobei der Reaktor ein erstes, aus Barium- und/oder Natrium-Y Zeolith Katalysator bestehendes Bett und ein zweites, aus Kupfer Y Zeolith Katalysator bestehendes Bett enthält, wobei das Volumen des ersten Bettes größer als das Volumen des zweiten Bettes ist.A method of reducing nitrogen oxides, NO x including NO, in a diesel engine exhaust stream also containing oxygen, carbon monoxide, and hydrocarbons at a temperature above 150 ° C, the method comprising: (a) passing the exhaust stream into contact with an oxidation catalyst for carbon monoxide and oxidizing the hydrocarbons, (b) passing air through a non-thermal plasma reactor to produce an ozone-containing plasma, and supplying the plasma into the exhaust gas stream for the oxidation of NO to NO 2 , wherein the energy applied in the plasma reactor Temperatures in a range between 150 ° C and 400 ° C inversely proportional to the temperature of the reduction catalyst, wherein the energy is reduced to zero at temperatures of 350 ° C or higher, (c) supplying ethanol to the exhaust stream for the reduction of nitrogen oxides , wherein the amount of ethanol in relation to the reduction of Katal and (d) passing the exhaust gas stream through a two-pass reduction catalyst reactor, the reactor containing a first bed consisting of barium and / or sodium Y zeolite catalyst and a second bed consisting of copper Y zeolite catalyst, wherein the volume of the first bed is greater than the volume of the second bed. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Plasmareaktor ein röhrenförmiges Gefäß mit einem Reaktorraum darin für eine Durchflusspassage darin ist, wobei der Plasmareaktor eine in dem Reaktorraum angeordnete Hochspannungselektrode sowie eine Erdungselektrode enthält, welche spiralförmig um das röhrenförmige Gefäß herum gewunden ist, um dadurch ineinander verwundene spiralförmig passive und aktive elektrische Felder für die Erzeugung des Ozon enthaltenden Plasmas bereitzustellen.The method of claim 11, wherein the plasma reactor is a tubular vessel having a reactor space therein for a flow passage therein, the plasma reactor containing a high voltage electrode disposed in the reactor space and a ground electrode spirally wound around the tubular vessel to thereby spiral into each other to provide passive and active electric fields for the generation of the ozone-containing plasma. Verfahren nach Anspruch 11, umfassend Verdampfen von Ethanol und Zuführen des Ethanols als Dampf in einem Luftstrom zu dem Abgasstrom.The method of claim 11, comprising vaporizing ethanol and supplying the ethanol as vapor in an air stream to the exhaust gas stream. Verfahren nach Anspruch 11, umfassend Verdampfen von Ethanol aus E-Diesel bei dem dem Abgasstrom Ethanol in einem molaren Verhältnis von Ethanol zu Stickstoffoxiden (EtOH/NOx) in einem Bereich zwischen 5 und 25 als Funktion der Katalysatortemperaturen in einem Bereich zwischen 150°C und 400°C zugeführt wird.The method of claim 11, comprising evaporating ethanol from e-diesel at the exhaust gas stream ethanol in a molar ratio of ethanol to nitrogen oxides (EtOH / NO x ) in a range between 5 and 25 as a function of the catalyst temperatures in a range between 150 ° C. and 400 ° C is supplied.
DE112004002324T 2003-12-11 2004-11-05 Method of reducing NOx in diesel engine exhaust Expired - Fee Related DE112004002324B4 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/734,094 US7090811B2 (en) 2003-12-11 2003-12-11 Method of reducing NOx in diesel engine exhaust
US10/734,094 2003-12-11
PCT/US2004/036826 WO2005060446A2 (en) 2003-12-11 2004-11-05 METHOD OF REDUCING NOx IN DIESEL ENGINE EXHAUST

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112004002324T5 DE112004002324T5 (en) 2006-10-05
DE112004002324B4 true DE112004002324B4 (en) 2013-06-06

Family

ID=34653295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112004002324T Expired - Fee Related DE112004002324B4 (en) 2003-12-11 2004-11-05 Method of reducing NOx in diesel engine exhaust

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7090811B2 (en)
KR (1) KR100818681B1 (en)
CN (1) CN1890019B (en)
DE (1) DE112004002324B4 (en)
WO (1) WO2005060446A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014201020A1 (en) * 2014-01-21 2015-07-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Device for taking at least one gaseous sample and method for analyzing at least one gaseous sample

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7368094B2 (en) * 2004-09-23 2008-05-06 General Motors Corporation Plasma-assisted NOx reduction
JP4151645B2 (en) * 2004-11-29 2008-09-17 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification apparatus and control method thereof
US7093429B1 (en) * 2005-06-01 2006-08-22 Gm Global Technology Operations Inc. Reforming diesel fuel for NOx reduction
US7484358B2 (en) * 2005-06-17 2009-02-03 Gm Global Technology Operations, Inc. Continuous reforming of diesel fuel for NOx reduction
US7272925B2 (en) * 2005-10-25 2007-09-25 Gm Global Technology Operations, Inc. NOx reduction in lean burn engine exhaust
US7428810B2 (en) * 2006-04-25 2008-09-30 Caterpillar Inc. System for increasing efficiency of an SCR catalyst
CN100434142C (en) * 2006-05-18 2008-11-19 上海交通大学 Process for realizing medium temperature dry-method direct denitration of flue gas by using ethanol
US8272206B2 (en) * 2006-08-01 2012-09-25 Korea Institute Of Machinery & Materials Apparatus for plasma reaction and system for reduction of particulate materials in exhaust gas using the same
FR2907689B1 (en) * 2006-10-30 2009-03-06 Gaz De France Sa PROCESS FOR THE TREATMENT OF IMBULATED METHANE BY PLASMA OXIDATION
US7891171B2 (en) * 2006-12-05 2011-02-22 GM Global Technology Operations LLC Hybrid catalyst for NOx reduction using fuel hydrocarbons as reductant
JP4497158B2 (en) * 2006-12-28 2010-07-07 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
FR2913349B1 (en) * 2007-03-08 2009-12-11 Peugeot Citroen Automobiles Sa PROCESS FOR TREATING COMBUSTION GASES OF A DIESEL TYPE ENGINE
US7939039B2 (en) 2007-09-11 2011-05-10 GM Global Technology Operations LLC Bimetallic catalyst for NOx reduction in engine exhaust
US20090199547A1 (en) * 2008-02-08 2009-08-13 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for exhaust aftertreatment in a spark-ignition direct-injection internal combustion engine
US7790127B1 (en) * 2009-03-02 2010-09-07 Gm Global Technology Operations, Inc. NOx emission control system for hydrocarbon fueled power source
KR101094672B1 (en) 2009-03-17 2011-12-20 한국과학기술연구원 Method and apparatus for the treatment of nitrogen oxides using an ozone and catalyst hybrid system
US8381514B2 (en) * 2010-02-17 2013-02-26 Tenneco Automotive Operating Company Inc. On-vehicle nitrogen oxide aftertreatment system
CN102946998A (en) * 2010-04-08 2013-02-27 巴斯夫欧洲公司 Cu-cha/fe-mfi mixed zeolite catalyst and process for treating nox in gas streams using same
US9352307B2 (en) 2010-04-08 2016-05-31 Basf Corporation Cu-CHA/Fe-MFI mixed zeolite catalyst and process for the treatment of NOx in gas streams
US8101145B1 (en) 2010-08-31 2012-01-24 General Electric Company Exhaust treatment system and method of operation
US8586501B2 (en) 2010-10-04 2013-11-19 General Electric Company Catalyst and method of manufacture
US8505285B2 (en) 2010-10-06 2013-08-13 General Electric Company Catalyst and method of manufacture
US9932912B2 (en) 2011-03-04 2018-04-03 General Electric Company Methods and systems for emissions control in a dual fuel engine
CN103766000B (en) * 2011-06-03 2018-04-10 株式会社和广武 The manufacture method of CVD device and cvd film
US8613273B2 (en) 2011-06-08 2013-12-24 Royce Walker & Co., Ltd Fuel conditioning modules and methods
WO2013035663A1 (en) * 2011-09-05 2013-03-14 日野自動車株式会社 Exhaust gas purification apparatus
EP2759517A4 (en) * 2011-09-21 2015-08-26 Hino Motors Ltd Exhaust gas purifier
US8667779B2 (en) 2011-11-10 2014-03-11 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for an exhaust gas treatment system
WO2014168876A2 (en) 2013-04-08 2014-10-16 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Capacitively coupled devices and oscillators
US20140335626A1 (en) * 2013-05-10 2014-11-13 Cdti Test Bench Gas Flow Control System and Method
JP6085245B2 (en) * 2013-11-11 2017-02-22 国立大学法人岐阜大学 Non-catalytic denitration apparatus and non-catalytic denitration method
CN103768942A (en) * 2014-02-19 2014-05-07 大连海事大学 Method for purifying tail gas of diesel engine through plasmas
US10006330B2 (en) 2014-10-28 2018-06-26 General Electric Company System and method for emissions control in gas turbine systems
US9677448B2 (en) * 2015-04-17 2017-06-13 Ford Global Technologies, Llc Method and system for reducing engine exhaust emissions
WO2017147544A1 (en) * 2016-02-24 2017-08-31 Paradigm Of Ny, Llc Calibrated non-thermal plasma systems for control of engine emissions
CN105909344B (en) * 2016-04-14 2018-08-31 三明学院 Vortex exhaust treatment system and method
US9926825B2 (en) 2016-04-19 2018-03-27 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for exhaust purification for an internal combustion engine
DE102017130314A1 (en) * 2016-12-19 2018-06-21 Johnson Matthey Public Limited Company Increased NOx conversion through the introduction of ozone
US10543457B2 (en) * 2017-10-18 2020-01-28 Thrivaltech, Llc Isolated plasma array treatment systems
CN108260269A (en) * 2017-12-25 2018-07-06 罗璐 Low temperature plasma generating device and gas handling system
CN108990248B (en) * 2018-10-11 2024-03-26 南京苏曼等离子科技有限公司 Plasma generating device and application thereof
CN111350569A (en) * 2018-12-20 2020-06-30 上海必修福企业管理有限公司 Engine tail gas treatment method and system
CN114173907A (en) * 2019-03-11 2022-03-11 南加利福尼亚大学 Systems and methods for plasma-based remediation of SOx and NOx
CN113785119B (en) * 2019-03-11 2023-08-15 南加利福尼亚大学 System and method for plasma-based abatement
CN109876618A (en) * 2019-04-11 2019-06-14 大连海事大学 A kind of flue gas pollutant removal system and method
KR102443712B1 (en) * 2020-10-14 2022-09-16 박성현 Harmful gas and odor removal device using indirect plasma reactor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0526896A1 (en) * 1991-08-07 1993-02-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst for purifying exhaust gas
DE19680576T1 (en) * 1995-06-19 1997-08-21 Caterpillar Inc Process for treating an exhaust gas flow to remove NOx
DE10021693A1 (en) * 2000-05-04 2001-11-15 Siemens Ag Process and device for exhaust gas purification
US6546717B1 (en) * 1998-01-19 2003-04-15 Johnson Matthey Public Limited Company Combatting air pollution

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07106300B2 (en) * 1989-12-08 1995-11-15 財団法人産業創造研究所 Method for removing nitrogen oxides in combustion exhaust gas
JP3233802B2 (en) * 1994-12-15 2001-12-04 関西電力株式会社 Method for removing carbon dioxide and nitrogen oxides from flue gas
US6038853A (en) * 1996-08-19 2000-03-21 The Regents Of The University Of California Plasma-assisted catalytic storage reduction system
US5891409A (en) * 1996-08-19 1999-04-06 The Regents Of The University Of California Pre-converted nitric oxide gas in catalytic reduction system
ATE201331T1 (en) * 1997-09-09 2001-06-15 Aea Technology Plc TREATMENT OF EXHAUST GASES
DE19903533A1 (en) * 1999-01-29 2000-08-10 Degussa Process for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in oxygen-containing exhaust gases
US6555080B1 (en) 2001-07-13 2003-04-29 Chevron U.S.A. Inc. Using zeolite SSZ-57 for reduction of oxides of nitrogen in a gas stream
US6461580B1 (en) 2001-07-13 2002-10-08 Chevron U.S.A. Inc. Using zeolite SSZ-58 for reduction of oxides of nitrogen in a gas stream
US20040000475A1 (en) * 2002-06-27 2004-01-01 Cho Byong Kwon Plasma reactor having regions of active and passive electric field
US6959538B2 (en) * 2002-12-06 2005-11-01 General Motors Corporation Ultra low power plasma reactor system for automotive NOx emission control
US7541010B2 (en) * 2003-12-19 2009-06-02 Caterpillar Inc. Silver doped catalysts for treatment of exhaust
US6957528B1 (en) * 2004-06-09 2005-10-25 General Motors Corporation No reduction with diesel fuel reformed by nonthermal hyperplasma

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0526896A1 (en) * 1991-08-07 1993-02-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst for purifying exhaust gas
DE19680576T1 (en) * 1995-06-19 1997-08-21 Caterpillar Inc Process for treating an exhaust gas flow to remove NOx
US6546717B1 (en) * 1998-01-19 2003-04-15 Johnson Matthey Public Limited Company Combatting air pollution
DE10021693A1 (en) * 2000-05-04 2001-11-15 Siemens Ag Process and device for exhaust gas purification

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014201020A1 (en) * 2014-01-21 2015-07-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Device for taking at least one gaseous sample and method for analyzing at least one gaseous sample

Also Published As

Publication number Publication date
CN1890019A (en) 2007-01-03
US7090811B2 (en) 2006-08-15
WO2005060446A3 (en) 2006-04-13
KR100818681B1 (en) 2008-04-02
US20050126159A1 (en) 2005-06-16
WO2005060446A2 (en) 2005-07-07
DE112004002324T5 (en) 2006-10-05
KR20060097053A (en) 2006-09-13
CN1890019B (en) 2010-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112004002324B4 (en) Method of reducing NOx in diesel engine exhaust
DE69911242T2 (en) SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM AND METHOD
DE112005002262B4 (en) Method for plasma-assisted NOx reduction
DE102006025129B4 (en) Reforming diesel fuel for NOx reduction
DE60111040T2 (en) PLASMA SUPPORTED GAS TREATMENT
EP0988104B1 (en) Method and device for eliminating oxide pollutants in an exhaust gas containing oxygen and engine operating thereby
DE602005005921T2 (en) Emission control system and method of control
DE60011282T2 (en) METHOD FOR EXHAUST PLASMA TREATMENT
DE102006058554B4 (en) exhaust gas purification device
DE19903533A1 (en) Process for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in oxygen-containing exhaust gases
DE102009014458A1 (en) Exhaust gas purification device
DE19819372C2 (en) Process for reducing the nitrogen oxide content of the exhaust gases of an internal combustion engine
DE112008002428T5 (en) Bimetallic catalyst for NOx reduction in engine exhaust
DE69908299T2 (en) PLASMA SUPPORTED GAS TREATMENT
DE102008015722A1 (en) exhaust gas purification device
DE102010049957A1 (en) Exhaust gas purification device, process for exhaust gas purification, catalyst and pyrolysis reactor
DE10021071C1 (en) Process for removing nitrogen oxides from a flue gas stream containing oxygen
DE10057862C5 (en) Process for reducing carbon-containing particle emissions from diesel engines and associated arrangement
DE10242303A1 (en) Automotive diesel engine exhaust system has a soot particle filter module preceded by a NOx storage module
DE102013113297B4 (en) Process for treating an exhaust gas
DE10124548A1 (en) Reduction of nitrogen oxides in vehicle exhaust gases involves selective catalytic reduction with ammonia produced by reducing nitric oxide in rich fuel/air mixture
DE102014102647A1 (en) Gas reformer and emission control system
DE19808098C1 (en) Reduction of nitrogen oxides content in exhaust gases to meet future low temperature conversion regulations
EP1390124B1 (en) Method for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides using ammonia in the poor exhaust gas from a combustion process
DE60314220T2 (en) A method for reducing the particulate content of the exhaust gases of a lean-burn engine or the like

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law

Ref document number: 112004002324

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20061005

Kind code of ref document: P

8125 Change of the main classification

Ipc: B01D 53/86 AFI20060622BHDE

8180 Miscellaneous part 1

Free format text: PFANDRECHT

8180 Miscellaneous part 1

Free format text: PFANDRECHT AUFGEHOBEN

8180 Miscellaneous part 1

Free format text: PFANDRECHT

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20130907

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee